GUIAS DE LABORAT LABORATORIO ORIO MECANICA DE SUELOS I
UNIVERSIDAD LOS ANGELES DE CHIMBOTE FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL LABORATORIO DE MATERIALES Y SUELOS
I. I.--
GUIA GUIA GENE GENERA RAL L PA PARA LAS LAS PRA PRACTIC CTICA AS DE LABO LABORA RAT TORIO ORIO 1. Para lograr una mayor eficiencia en la ejecución de las prácticas es necesario que se preste debida atención a las orientaciones emitidas por el instructor de la práctica. elaboración del Informe, el estudiante debe formar pequeños grupos de tres 2. En la elaboración personas como máximo.
3. Antes de empear un ensaye determinado, es aconsejable que el estudiante se familiarice personalmente con el alcance y propósito de la prueba a efectuar, as! como con el procedimiento procedimiento de trabajo que ello in"olucra. #ecuerde que la falta falta de preparación personal puede significar un menor apro"ec$amiento de parte del estudiante en el momento de la ejecución de su práctica. II II..-
INST INSTRU RUCC CCIO IONE NES S PA PARA EL TRA TRABAJO BAJO DE LABO LABORA RAT TORIO ORIO 1. Atender las indicaciones del instructor. 2. %onsultar con el instructor el material y equipo a usar. 3. Al operar un equipo por primera "e, consultar pre"iamente al instructor. u sado de una manera maner a económica. 4. &odo el material empleado debe ser usado pequeñas del equipo tales como pesas, balanas, tamices, tamices, etc. 5. %uidar las pieas pequeñas %ualquier %ualquier daño del equipo equipo deberá ser ser reportado reportado de inmediato. inmediato. 'año o p(rdida p(rdida debida a descuido será cargado a la persona responsable del daño. Para identi identific ficaci ación ón posteri posterior or todos todos los especim especimenes enes,, taras, taras, etc., etc., deberán deberán ser 6. Para debidamente marcados.
7. Al terminar la práctica se limpiara el equipo y se eliminarán los desperdicios resultantes, tanto de los bancos de trabajo como del piso. . Procurar tomar los datos del ensayo directamente en los formatos existentes.
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I. I.--
GUIA GUIA GENE GENERA RAL L PA PARA LAS LAS PRA PRACTIC CTICA AS DE LABO LABORA RAT TORIO ORIO 1. Para lograr una mayor eficiencia en la ejecución de las prácticas es necesario que se preste debida atención a las orientaciones emitidas por el instructor de la práctica. elaboración del Informe, el estudiante debe formar pequeños grupos de tres 2. En la elaboración personas como máximo.
3. Antes de empear un ensaye determinado, es aconsejable que el estudiante se familiarice personalmente con el alcance y propósito de la prueba a efectuar, as! como con el procedimiento procedimiento de trabajo que ello in"olucra. #ecuerde que la falta falta de preparación personal puede significar un menor apro"ec$amiento de parte del estudiante en el momento de la ejecución de su práctica. II II..-
INST INSTRU RUCC CCIO IONE NES S PA PARA EL TRA TRABAJO BAJO DE LABO LABORA RAT TORIO ORIO 1. Atender las indicaciones del instructor. 2. %onsultar con el instructor el material y equipo a usar. 3. Al operar un equipo por primera "e, consultar pre"iamente al instructor. u sado de una manera maner a económica. 4. &odo el material empleado debe ser usado pequeñas del equipo tales como pesas, balanas, tamices, tamices, etc. 5. %uidar las pieas pequeñas %ualquier %ualquier daño del equipo equipo deberá ser ser reportado reportado de inmediato. inmediato. 'año o p(rdida p(rdida debida a descuido será cargado a la persona responsable del daño. Para identi identific ficaci ación ón posteri posterior or todos todos los especim especimenes enes,, taras, taras, etc., etc., deberán deberán ser 6. Para debidamente marcados.
7. Al terminar la práctica se limpiara el equipo y se eliminarán los desperdicios resultantes, tanto de los bancos de trabajo como del piso. . Procurar tomar los datos del ensayo directamente en los formatos existentes.
III.-
REPORTES! 1. )e entregarán una semana despu(s de efectuado el ensayo. 2. )e entregarán en grupos de tres personas como máximo. 3. 'eberá ser bre"e y claro. 4. Es con"eniente que en la portada del reporte se incluya la siguiente información. ".
#. $. %. &. '. (.
*ni"ersidad %atólica los +ngeles de %$imbote acultad de Ingenier!a Escuela Profesional de Ingenier!a %i"il -aboratorio de ateriales y )uelos. &!tulo del ensayo. /0mero del ensayo. /ombre y %arnet de los estudiantes. 1rupo de práctica. Profesor de teor!a y práctica. ec$a de Entrega
El ordenamiento de los incisos anteriores queda a criterio del estudiante.
5. Para una mejor exposición escrita del trabajo, es necesario organiarlo de una manera lógica, lógica, y con toda la información información correspondie correspondiente. nte. %on"iene %on"iene recordar que un reporte se escribe pretendiendo que sea comprensible incluso por personas que no $an "isto el ensaye, y que dependiendo dependiendo de la forma de exposición exposición del trabajo escrito se puede lograr este objeti"o. A manera de sugerencia y ejemplo se presenta el siguiente ordenamiento en la presentación del reporte2
".
Introducción debe debe elaborarse elaborarse como la presentació presentación n del INTRODUCCI)N3 -a Introducción trabajo desarrollado, de tal tal manera que se de un enfoque enfoque general. Además se debe expresar algunas definiciones. definiciones. )e debe escribir con sus propias palabras. /o se debe transcribir textualmente del libro de consulta o de la g0ia, sino $acerlo con su estructuración personal.
#.
Presentar un INDICE del contenido del reporte, a fin de facilitar la b0squeda de información en el texto.
$.
'efi 'efinir nir bien bien los OBJETIVOS, del ensaye, estableciendo adecuadamente el propósit propósito o y signif significa icado do del mismo. mismo. %on"ie %on"iene ne recordar recordar que los objeti" objeti"os os se enti entien enden den como como la apli aplicac cació ión n práct práctic ica a de los los resu resultltado adoss y conoc conocim imie ient ntos os adquiridos.
%.
'escribir los MATERIALES empleados en el ensayo, brindando la información pertinente como tipo de material, procedencia, etc.
&.
Indicar el E*UIPO que se utilió utilió en el ensayo, ensayo, el uso y manejo del mismo, as! como sus limitaciones. Para lograr una mejor "isualiación del tipo de equipo y su operación, puede acudirse al auxilio de diagramas o gráficas.
'.
PRESENTACI)N DE DE DA DATOS+ C CA ALCULOS.4 )e debe tomar la costumbre de que los datos obtenidos en el laboratorio sean presentados presentados de una manera tabular. tabular. Es lógico que cualquier cualquier resultado que se indique la consecuencia de ciertos cálculos num(ricos que deben indicarse en el reporte, reporte, mostrando mostrando un ejempl ejemplo o t!pico t!pico.. &odas las ecuaci ecuacione oness y fórmul fórmulas as empl emplead eadas as serán serán clara clarame ment nte e esta establ blec ecid idas as junt junto o con con las las defin definic icio iones nes de s!mbolos empleados. -os pasos $ec$os en los cálculos, deberán ser claramente indicados. 'eberá tenerse sumo cuidado al elaborar una tabla o diagrama. Estos deberán ser tan claros como sea posible, completos por s! mismo, y en el caso ideal, deberán contener la información deseada sin necesidad de buscar referencia en el texto.
(.
AN,LIS N,LISIS IS E INT INTER ERPR PRET ETA ACI)N CI)N DE DE RES RESUL ULT TADOS+ DOS+ CON CONCL CLUS USIO IONE NES S2 )e puede incluir una discusión rápida, enfocada principalmente a los datos más sobresalient sobresalientes es de las tablas tablas o diagramas. diagramas. -os resultados resultados de las pruebas pruebas se comparan con el estándar para obtener las conclusiones que el caso requiera.
.
5ay 5ay que que record recordar ar que el report reporte e debe debe escrib escribir irse se en leng lengua uaje je t(cnic t(cnico o y construcción gramatical correcta, incluyendo REFERENCIA usada. /o se debe escribir en primera persona 6yo, nosotros7, si no en la tercera 6se $io, se calcularon7.
El estudiante debe apreciar claramente la importancia que significa un reporte, ya que deberá efectuarlo como elemento esencial de la mayor parte de su trabajo como ingeniero, y que de la práctica a que se somete en el -aboratorio en la redacción de informes y en la representación de los datos de una manera t(cnica, obtiene un gran beneficio.
UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL GUIA DE MECANICA DE SUELOS I PRACTICA N 1 ! E/PLORACI)N+ MUESTREO Y CONTENIDO DE HUMEDAD INTRODUCCI)N! En los proyectos de Ingenier!a, tanto en obras $oriontales como en obras "erticales, se necesita tener información "era acerca de las propiedades f!sico4mecánico de los suelos donde se pretende pretende cimentar cimentar la obra. Por lo que deberá $acerse $acerse un plan de exploración exploración y muestreo en el área donde se desea realiar el el proyecto. -a exploración deberá consistir en la in"estigación del subsuelo, con el objeti"o de poder obtener muestras de suelo a la que se le realiaran en el laboratorio ensayes básicos de clasificación, densidad, $umedad, etc. En dependencia de la información que se necesite y de los ensayes de laboratorio se define el tipo de exploración y la forma de muestreo de los suelos.
OBJETIVOS •
• •
•
8ue el estudiante adquiera los conocimientos teórico4prácticos en la exploración de los suelos. 8ue los estudiantes, efect0en un m(todo de exploración de campo 6sondeo manual7. 8ue 8ue los los estu estudi diant antes es desar desarrol rolle len n $abi $abililida dades des para para poder poder real realia iarr un mues muestr treo eo adecu adecuad ado o de los los suel suelos os,, as! como como la ident identifific icaci ación ón en el campo campo de los suelo suelos, s, considerándose su textura, plasticidad, color, etc. 8ue los estudiantes estudiantes obser"en obser"en la "ariación "ariación de la $umedad, en las muestras obtenidas obtenidas en el campo a diferentes profundidades.
M0% %& E"$89: •
Poo a %ielo Abierto2 En este tipo de muestreo exploratorio se practica una exca"ación con dimensiones suficientes para que un t(cnico pueda descender en ella y examinar los diferentes estratos que se presentan en su estado natural. Este tipo de exca"ación no se puede lle"ar a grandes profundidades.
-a dificultad fundamental que presenta este tipo de exploración es la presencia del ni"el freático. En estos poos se pueden tomar muestras alteradas y9o inalteradas. •
)ondeos anuales2 Este tipo de exploración se realia com0nmente en obras $oriontales realiándose exca"aciones de pequeña sección en planta y generalmente a una profundidad máxima de :.; metros. En esta exploración se obtienen muestras alteradas.
•
Ensayes de Penetración Estándar 6)P&72 Este es uno de los m(todos que rinde mejores resultados en la práctica y proporciona una información más 0til en torno al subsuelo, no solo en lo referente a la descripción, sino tambi(n en cuanto a la resistencia del suelo, ya que puede considerarse como el primer ensaye realiado. El m(todo lle"a impl!cito un muestreo que proporciona muestras alteradas del suelo en estudio y consiste en $acer penetrar a golpes, con un martinete, el penetrómetro o cuc$ara partida de &erag$i, registrando el n0mero de golpes necesarios para lograr una penetración de <=.; cm. 6: pi(7.
•
(todos #otati"os en #oca2 %uando en un sondeo se alcana una capa de roca más o menos firme, no es posible lograr penetración con los m(todos estudiados y $a de recurrirse a un procedimiento diferente. En estos casos se recurre al empleo de maquinaria de perforación, rotación con broca de diamante o de tungsteno. -as "elocidades de rotación son "ariables, de acuerdo con el tipo de roca a perforar. A las muestras obtenidas en este tipo de perforación, se le realian todos los ensayes necesarios en la in"estigación.
T8 %& M;&" uestra #epresentati"a2 )e denomina muestra representati"a aquella fracción de suelo o roca que es capa de representar todo un conjunto o estrato determinado, no solo en su apariencia "isual sino en sus propiedades f!sico4mecánicas. uestra Alterada2 )on aquellas en las que no se $ace ning0n esfuero para conser"ar la estructura natural y condiciones del suelo. -os aditamentos con caracter!sticas para la recuperación de estos suelos son los siguientes2 • •
uestreadores de tubo sencillo. %uc$aras tipo &erag$i 6cuc$ara partida7.
•
Exca"aciones en forma de calicatas o poos a cielo abierto, etc.
-as muestras alteradas pueden utiliarse para determinar3 Peso espec!fico, l!mites de consistencia, 1ranulometr!a y cualquier otro ensaye que no requiera la estructura o condiciones naturales del suelo in situ. uestras Inalteradas2 -as muestras inalteradas son las que se obtienen tratando de conser"ar su estructura natural y cuyas condiciones, fundamentalmente la densidad natural y la $umedad natural, $an sufrido cambios m!nimos despreciables en comparación a su estado in situ. Para obtener estas muestras se puede realiar3 • •
onolitos labrados a mano. uestreadores )$elby, etc.
H;<&%"% El contenido de $umedad del suelo, se define como la cantidad de agua presente en el suelo al momento de efectuar el ensaye, relacionado al peso de su fase sólida, se representa por la siguiente expresión3 Peso del agua contenida >$ ? >s > @ 4444444444444444444444444444444444 @ 44444444444444444 Peso seco >s 'onde3
> >$ >s
2 2 2
5umedad Peso de muestra $0meda Peso de muestra seca
-a expresión anterior tambi(n se puede representar en porcentaje.
DESARROLLO DE LA PR,CTICA -a práctica consistirá en la realiación de un sondeo manual de :.;= metros de profundidad, además se obtendrán muestras alteradas que serán clasificadas en el campo con la "ista y el tacto2 aterial y Equipo • • • • •
Pala. arra. Posteadora. Pal!n doble. alana de =.: gr. de sensibilidad
• • • • •
&ara para $umedad. 5orno %uc$arón %$arola olsas plásticas, tarjetas para Identificar las muestras.
P$&%8<8&: :%& <":;" •
-ocaliar el sitio donde se realiará la exca"ación.
•
-impiar la superficie del terreno con una pala, retirar la materia orgánica superficial.
•
•
'efinir el área de la de la exca"ación 6rectangular o eliptica7, la cual estará en dependencia del equipo a utiliar. #ealiar la exca"ación, inicialmente se utiliará la barra y la pala. A medida que se profundia se pueden ir utiliando el resto del equipo 6pal!n doble, posteadora, etc7, en dependencia del tipo de suelo que se encuentre que facilite el trabajo de exca"ación. Al ir a"anando en la exca"ación se debe ir obser"ando la "ariación de los estratos, considerando básicamente el tamaño de las part!culas y el color, los distintos estratos que se obtengan se deben colocar a un lado de la exca"ación separados entre si y en el orden que se "an obteniendo.
•
•
%uando se llegue a la profundidad proyectada 6:.; m7, se procede a la descripción de los suelos que corresponden a cada estrato. -uego se muestrea cada estrato por separado, esto consiste en colocar suficiente cantidad de material de cada estrato en bolsas de plástico con su correspondiente tarjeta que identifica a cada muestra y posteriormente trasladarla al laboratorio. %errar la exca"ación con el material antes extra!do, de tal manera que se coloque el suelo a como estaba en su estado natural, o sea depositando el suelo en orden in"erso a como se extrajo.
P$&%8<8&: "" $:&:8% %& ;<&%"% •
&omar una muestra representati"a del estrato a e"aluar.
•
Bbtener el peso $0medo de la muestra.
•
%olocar la muestra en una tara y depositarlo en el $orno $asta obtener peso constante. - &emperatura del $orno2 :=; Cc a ::; Cc. - &iempo de la muestra en el $orno 2 D $oras.
•
#etirar la muestra del $orno, dejarla enfriar y determinar su peso seco.
P&&:"$89: %& R&;"% •
En el reporte deberá adjuntarse la siguiente información -
Plano de localiación del sitio en estudio.
-
Plano de ubicación de sondeos.
-
Perfil estratigráfico, conteniendo la descripción de los suelos encontrados.
-
&arjeta que identifica cada muestra obtenida conteniendo3 /ombre del Proyecto, -ocaliación de los )ondeos, /0mero de )ondeo, /0mero de uestra, Profundidad de la uestra, 'escripción del )uelo, %olor de la uestra.
-
)imbolog!a de los suelos mas importantes3
"$8"
8<
"&:"
("="
<". O(>:8$" $"
UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL GUIA DE MECANICA DE SUELOS I PRACTICA N. 2 DETERMINACION DE LAS RELACIONES VOLUM?TRICAS DE LOS SUELOS I.
GENERALIDADES! -a determinación de las relaciones "olum(tricas de los suelos son important!simas, para el manejo compresible de las propiedades mecánicas de los suelos y un completo dominio de su significado y sentido f!sico3 es imprescindible para poder expresar en forma asequible los datos y conclusiones de la ecánica de )uelos. )u determinación es, en principio muy sencilla pero se experimenta considerable dificultad cuando se refiere absoluta exactitud, es necesario un estudio cuidadoso de todo los aspectos y obser"aciones. )e entiende por #elaciones Folum(tricas, las relaciones de "ol0menes como2 a7 #elación de Fac!o G&H. )e llama #elación de Fac!os, Bquedad o ndice de poros a la relación entre el "olumen de los "ac!os y el de los sólidos de un suelo e @ F" Fs
6:7
-a cual puede "ariar de cero $asta infinito, en la práctica no suele $allarse "alores menores de =.D; 6arenas muy compactas con finos7 ni mayores de :;, en caso de arcillas comprensibles. b7 Porosidad G:H. Es la relación entre su "olumen de "ac!os y el "olumen de su masa. )e expresa como porcentaje o al tanto por uno. n @ F" x :== Fm
6D7
Esta relación puede "ariar de = 6en un suelo ideal con solo fase sólida a :== 6espacio "ac!o7. -os "alores reales suelen oscilar entre D=J y K;J
c7 1rado de )aturación. Es la relación entre su "olumen de agua y el "olumen de sus "ac!os. )e expresa en porcentaje o al tanto por uno. )L @ FL x :== F"
6<7
Far!a de cero 6)uelo )eco7 a :==J 6)uelo totalmente saturado7. En las fórmulas anteriores2 F" FL Fs Fm
II.
Folumen de "ac!o Folumen de agua Folumen de los sólidos Folumen de la muestra
OBJETIVO DE LA PRUEBA 'eterminar el "alor num(rico de las relaciones de "ol0menes en base a lo datos de las dos pruebas anteriores 6$umedad y gra"edad espec!fica7
-
III.
2 2 2 2
FORMULACION TEORICA DEL CALCULO 3.1
R&"$89: %& V"$@
-os cálculos son usualmente obtenidos de obser"aciones experimentales, el "olumen de la muestra 6"m7, el peso seco 6>s7 de la muestra y la gra"edad espec!fica de los sólidos 61s7, se obtiene del ensayo. e
Vv =
Vm =
Vs
Vs
Vs
Vm =
Vs
−
Vs
1
Ws =
Gs
e
Vs −
=
γ w
Gs γ w Ws
Vm
−
1
(4)
&ambi(n puede demostrarse fácilmente que la relación de "ac!o se puede expresar como2
e @ L . 1s
6para suelos saturados7
6;7
'onde L es la $umedad al tanto por uno. Por medio de la Ec. ;, será posible determinar la relación de "ac!o de una muestra la cual estará saturada inicialmente, si los pesos del agua y suelos en la muestra son conocidas. )in embargo la exactitud de dic$a terminación dependerá grandemente en la exactitud del "alor usado en el grado de saturación.
3.2
P8%"% :.
Este "alor generalmente se determina en el -aboratorio si se conocen las relaciones de "ol0menes en caso contrario se utilia la correlación existente entre #elación de Fac!o y Porosidad. n
Vv =
Vm
e =
6M7
1+ e
o en base a la gra"edad espec!fica y el "olumen de la muestra.
1.3
G"% %& S";"$89: S El grado de saturación de un suelo se puede calcular a partir de la ecuación 6;7 que transformándola ser!a2
e
Vv =
Vm − Vs =
Vs Vs
Ws =
Gsγ w
Vm =
Vs
;
−
Vs
1
Sw
Vw / Vs
Vw =
=
=
Vw / Vs
Vv / Vs
Vv
e
;Vs
Ws =
Gsγ w
V ω Ws Sw
=
Vw
Gs x γ w
x
Ww Sw
=
e
=
Ww γ w
Gs
γ w
, por tanto
x γ w
Ws e
Ww Sw
x
Ws
=
e
Pero ⇒ Vw
Gs x γ w
=
xGs
Ws e
Sw
=
w x
Gs
e
'onde3 > 1s e
2 2 2
5umedad del suelo al tanto por uno 1ra"edad espec!fica de los sólidos #elación de "ac!os
En el inciso <.: "imos el modo de determinar &+ con la 1ra"edad espec!fica 61s7 de la segunda práctica de laboratorio.
E;8! alana de =.=: gr. de aproximación, parafina, taras, $ornos, cocina, cesta de alambre para balana $idrostática, cápsula de "idrio, plaquitas enraadoras.
P$&%8<8&:! Existen diferentes m(todos para determinar en el -aboratorio las relaciones de "ol0menes.
M0% A. P <%& %& ;: =;<&: $:$8% %& ;:" <;&" 8:"&"%"
Ws
e
n
1.
oldee un esp(cimen de forma y dimensiones conocidas ya sea cil!ndrica o rectangulares.
2.
ida las dimensiones del esp(cimen y calcule el "olumen del mismo 6Fm7.
3.
Pese en una balana la muestra y anote su peso 6>m7.
4.
'e la parte central del esp(cimen se toma una muestra para determinación del contenido de $umedad.
5.
%alcule el contenido de $umedad 6>7.
6.
%alcule la e3 n3 >s3 )L con las formulas siguientes.
Wm =
Gs =
γω
Sω
Vm
Ws
e =
Donde;
1 + W
−1
x 100
1+ e
Gs x w =
x 100
e
Ws e Wm w w Vm ,n Sw
= = = = = = = =
Peso de las part!"las s#l$das. %ela!$#n de &a!os. Peso de la m"estra. Peso espe!'$!o del a"a a temperat"ra de ensae. *onten$do de +"medad. Vol"men de la m"estra. Por!entae de poros$dad. Grado de sat"ra!$#n
M0% B. P <&%8 %& " B"":" H8%>8$" 1.
&ome una muestra inalterada representati"a del suelo a muestrear.
2.
Pese la muestra y anote su peso 6>m7 @ A
3.
#ecubra la muestra con parafina $asta que quede completamente impermeable.
4.
Pese la muestra con parafina y anótese su peso 67.
5.
Introduca la muestra en la cesta y tome el peso sumergido de la muestra más parafina 6 % 7.
6.
'e la parte central del esp(cimen tome una muestra para determinación del contenido de $umedad.
7.
%alcule las relaciones con las siguientes formulas. B
V /=
V
−
C
w γ
Donde; =
-
Wm
Parafina γ
V/ = Vol"men de la m"estra ms para'$na. V2 V/= Vol"men de la para'$na. Vm V = Vm = Vol"men de la m"estra. Wm 0 = Peso de la m"estra ms para'$na. Ws = 1 + w * = Peso de la m"estra ms para'$na s"mer$do. γ Para'$na = PesoVm espe!'$!o de la para'$na. Gs γ w e = = Peso espe!'$!o del a"a.- 1 γ w Ws ,n
Sw
=
=
e 1
+
e
Gs. W
x
100
x
100
e
M0% C. P <&%8 %& ;: & %& M&$;8 %&""% 1. &ome una muestra inalterada de tamaño pequeño y determine su peso >m. 2. -lene de mercurio una cápsula de "idrio de forma y dimensiones conocidas, con las plaquitas de "idrio enrase el mercurio, anotando el peso del mercurio más la cápsula 6-7. 3. Introduca la muestra en la cápsula de "idrio que contiene el mercurio, y con las plaquitas de "idrio presionándola, remue"a el exceso de mercurio que es desplaado. 4. #etire la muestra de la cápsula, anotando el nue"o peso de la cápsula más el mercurio 6)7. 5. Introduca la muestra en el $orno y determine su peso seco 6>s7
Vm
Ws
e
=
,n
Sω
L =
−
S
γ mercurio
'onde2
Wm =
1+ w
Gs x γ w x
Vm
Ws
e =
=
x 100
1+ e
Gs x ω
- 1
-
@ Peso del mercurio más la cápsula de "idrio.
)
@ Peso del mercurio más la cápsula despu(s de retirar la muestra.
mercurio
@ Peso espec!fico del mercurio.
x 100
e
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PRACTICA N. 3 DETERMINACION DEL AN,LISIS GRANULOMETRICO DE LOS SUELOS METODO MECANICO. ASTM D-422 AASHT T 27- GENERALIDADES! -a "ariedad en el tamaño de las part!culas de suelos, casi es ilimitada3 por definición, los granos mayores son los que se pueden mo"er con la mano, mientras que los más finos son tan pequeños que no se pueden apreciar con un microscopio corriente. 'ebido a ello es que se realia el Análisis 1ranulom(trico que tiene por objeto determinar el tamaño de las part!culas o granos que constituyen un suelo y fijar, en porcentaje de su peso total, la cantidad de granos de distinto tamaño que el mismo contiene. -a manera de $acer esta determinación es por medio de tamices de abertura cuadrada. El procedimiento de ejecución del ensaye es simple y consiste en tomar una muestra de suelo de peso conocido, colocarlo en el juego de tamices ordenados de mayor a menor abertura, pesando los retenidos parciales de suelo en cada tami. Esta separación f!sica de la muestra en dos o más fracciones que contiene cada una de las part!culas de un solo tamaño, es lo que se conoce como GraccionamientoH. -a determinación del peso de cada fracción que contiene part!culas de un solo tamaño es llamado GAnálisis ecánicoH. Este es uno de los análisis de suelo más antiguo y com0n, brindando la información básica por re"elar la uniformidad o graduación de un material dentro de rangos establecidos, y para la clasificación por textura de un suelo. )in embargo, debido a que el menor tamaño de tami que se utilia corrientemente es el =.=N mm 6alla /o. D==7, el análisis mecánico está restringido a part!culas mayores que ese tamaño que corresponde a arenas limpias finas. Por lo tanto si el suelo contiene part!culas menores que ese tamaño la muestra de suelo analiada debe ser separada en dos partes, para análisis mecánico y por "!a $0meda 6$idrometr!a7. Por medio de la"ado por el tami /o. D== y lo que pase por este tami será sometido a un análisis granulom(trico por "!a $0meda, basado en la sedimentación. El análisis por "!a $0meda se efect0a por medio del $idrómetro que mide la densidad de una suspensión del suelo a cierto ni"el y se basa en el principio de la ley de )toOes.
OBJETIVO! 'eterminar experimentalmente la distribución cuantitati"a del tamaño de las part!culas de un suelo. - Analiar su graduación en base a los coeficientes de uniformidad 6%u7 y %ur"atura 6%c7. -
E*UIPO! M0% M&$>:8$ 4 uego de tamices
PROCEDIMIENTO! M0% A:>88 M&$>:8$ a7 aterial mayor que el tami /o.
1. 2.
El material retenido en el tami /o. , se pasa a tra"(s de los tamices,
b7 aterial menor que el tami /o.
1.
Ponga a secar la muestra en el $orno a una temperatura de :=; a ::=T % por un per!odo de tiempo de :D a D $oras.
2.
'eje enfriar la muestra a temperatura ambiente y pese la cantidad requerida para realiar el ensaye. )i el suelo es arenoso se utilia aproximadamente D==grs. )i el suelo es arcilloso se utilia aproximadamente :;=grs.
3.
'isgregue los grumos 6terrones7, del material con un pisón de madera para e"itar el rompimiento de los gramos.
4.
%oloque la muestra en una tara, agr(guele agua y d(jela remojar $asta que se puedan des$acer completamente los grumos. )e "ac!a el contenido de la tara sobre el tami /o. D==, con cuidado y con la ayuda de agua, la"e lo mejor posible el suelo para que todos los finos pasen por el tami. El material que pasa a tra"(s del tami /o. D==, se analiará por otros m(todos en caso sea necesario.
5.
6.
El material retenido en el tami /o. D== despu(s de la"ado, se coloca en una tara, la"ando el tami con agua.
7.
)e seca el contenido de la tara en el $orno a una temperatura de :== ? ::=T % por D $oras.
.
%on el material seco en el paso anterior, se coloca el juego de tamices en orden progresi"o, /o. , /o. :=, /o. =, /o. D== y al final el fondo, "aciando el material pre"iamente pesado.
.
)e agita el juego de tamices $oriontalmente con mo"imientos de rotación y "erticalmente con golpes secos de "e en cuando. El tiempo de agitación depende de la cantidad de finos de la muestra, pero por lo general no debe ser menor de :; minutos.
1. Inmediatamente realiado el paso anterior pese las fracciones retenidas en cada tami, y anótela en el registro correspondiente. AN,LISIS Y PRESENTACI)N DE DATOS En el análisis por tamices se obtienen los resultados de pesos parciales retenido en cada uno de ellos. 'espu(s se calcula los porcentajes retenidos parciales, los porcentajes acumulati"os, los porcentajes que pasan por cada tami. Además es con"eniente presentar resultados en forma gráfica que tabular. -a presentación gráfica se efect0a por medio de la cur"a granulom(trica, que es la cur"a de los porcentajes que pasa por cada tami, esta cur"a se gráfica en papel semilogaritmico. En
la ordenadas 6escala natural del papel7 se anotan los porcentajes que pasa y en las abscisas 6escala logar!tmica del papel7 se anotan los diámetros de los tamices en mil!metros.
TAMAKO DE LAS ABERTURAS DE LOS TAMICES NORMALIADOS. TAMI
ABERTURA << NM.D M<.; ;=.S
A partir de la cur"a granulom(trica se puede deducir en primera instancia el tipo de suelo principal y los componentes e"entuales. )e puede encontrar el diámetro efecti"o de los granos 6':=73 que es el tamaño correspondiente al :=J en la cur"a granulom(trica y se designa como ' :=. Btros tamaños definidos estad!sticamente que son 0tiles incluyen ' M=3 '<=. -a uniformidad del suelo se puede definir estad!sticamente de "arias maneras, un !ndice antiguo pero 0til, es el coeficiente de *niformidad %u que se define.
Cu
=
-
6as Gra&as 7$en rad"adas t$enen *" 84
-
6as 9renas 7$en rad"adas t$enen *" 83
D 30 D10
Para clasificación de suelos es 0til definir un dato complementario de uniformidad como es el coeficiente de cur"atura 6%c7 definido como2 Cc
-
=
( D 40) 5 D 30
x D10
-os suelos bien graduados3 %% entre : y <.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE TECNOLOGA DE LA CONSTRUCCI)N DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y SUELOS AN,LISIS GRANULOMETRICO /B#E 'E- P#BVE%&B2 WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW -B%A-IXA%IY/2 WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW )B/'EB /o.2WWWWWWWWWWWWWWWWWWW P#B*/'I'A' 6m72WWWWWWWWWWWWWWWW TAMI NO.
*E)&#A /o.WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW E%5A2 WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW
PESO RETENIDO PARCIAL EN GRAMOS
RETENIDO PARCIAL
RETENIDO ACUMULATIVO
*UE PASA POR EL TAMI
:Q :H RG QG <9S G /o. PA)A /o. )*A A/+-I)I) 1#A/*-BE&#I%B 'E- A&E#IA- 8*E PA)A EL TAMI NO. 4 LAVADO TAMI NO.
PESO RETENIDO PARCIAL EN GRS.
RETENIDO PARCIAL
RETENIDO ACUMULATIVO
:= = D== PA)A D== )*A LAVADO POR N. 2 E/)AVE /o.2WWWWWWWWWWWWW
E/)AVE /o.2
WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW
PE)B )E%B2 WWWWWWWWWWWWW
PE)B )E%B2
WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW
PE)B )E%B -AFA'B2 WWWWWWWWWWWWWW 'IE#E/%IA2
PE)B )E%B -AFA'B2 WWWWWWWWWWWWWWWWWW
WWWWWWWWWWWWWWWWWWWW 'IE#E/%IA2
Pasa /o. D==2 WWWWWWWWWWWWWWWW
WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW
Pasa /o. D==2
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*UE PASA POR EL TAMI
UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL GUIA DE MECANICA DE SUELOS I PRACTICA N. 4 DETERMINACION DE LOS LIMITES DE CONSISTENCIA O DE ATTERBERG DE LOS SUELOS. ASTM D 431 + AASHTO T - T -7 GENERALIDADES. -as propiedades de un suelo formado por part!culas finamente di"ididas, como una arcilla no estructurada dependen en gran parte de la $umedad. El agua forma una pel!cula alrededor de los granos y su espesor puede ser determinante del comportamiento diferente del material. %uando el contenido de agua es muy ele"ado, en realidad se tiene una suspensión muy concentrada, sin resistencia estática al esfuero cortante3 al perder agua "a aumentando esa resistencia $asta alcanar un estado plástico en que el material es fácilmente moldeable3 si el secado continua, el suelo llega a adquirir las caracter!sticas de un sólido pudiendo resistir esfueros de compresión y tensión considerable. Arbitrariamente Atterberg marcó las fronteras de los cuatro estados en que pueden presentarse los materiales granulares muy finos mediante la fijación de los l!mites siguientes2 -!quido 6-.-7, Plástico 6-.P.7, y de contracción 6-.%.7 y mediante ellos se puede dar una idea del tipo de suelo en estudio. El l!mite l!quido es la frontera entre el estado l!quido y el plástico3 el l!mite plástico es la frontera entre el estado plástico y el semi4sólido y el l!mite de contracción separa el estado semi4sólido del sólido. A estos l!mites se les llama l!mites de consistencia.
OBJETIVOS. -
Introducir al estudiante al procedimiento de la determinación de los l!mites3 l!quidos, plásticos y de contracción de una muestra de suelo.
-
'eterminar experimentalmente los diferentes l!mites de consistencia de un suelo.
-
'eterminar mediante formulas los diferentes indices de consistencia de un suelo.
DETERMINACI)N DEL LIMITE LI*UIDO L.L El l!mite se define como el contenido de $umedad expresado en porcentaje con respecto al peso seco de la muestra, que debe tener un suelo moldeado para una muestra del mismo en que se $aya moldeado una ranura de dimensiones )tándard, al someterla al impacto de D; golpes bien definidos se cierre sin resbalar en su apoyo.
11 mm.
F8(. 1 C& E;&<>8$ %& " C" %& C"" G":%&+ <":% & <"&8" ":;"%. E*UIPO.
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. .
Aparato de Arturo %asagrande, incluyendo la solera plana y el ranurador trapeoidal. Espátulas flexibles. %ápsula de porcelana. &ami /o. =. Atomiador. alana con sensibilidad de =.=:gr. 5orno con temperatura constante de :== a ::=T %. &aras con su tapa
PROCEDIMIENTO. -os ensayes de consistencia se $acen solamente con la fracción de suelo que pasa por el tami /o. =.
1. 'espu(s de secada la muestra de suelo, se criba a tra"(s del tami /o. = desec$ándose el que quede retenido. 2. Antes de utiliar la G%opa de %asagrandeH, debe ser ajustada 6calibrada7, para que la copa tenga una altura de ca!da de : cm., exactamente. 3. 'el material que pasó por el tami /o. = se toman aproximadamente unos :== gramos se colocan en una cápsula de porcelana y con una espátula se $ace una mecla pastosa, $omog(nea y de consistencia sua"e agregándole una pequeña cantidad de agua durante el meclado. 4. Parte de esta mecla se coloca con la espátula en la copa de %asagrande formando una torta alisada de un espesor de un 6:7 cm., en la parte de máxima profundidad. *na altura menor aumenta el "alor del l!mite l!quido. 5. El suelo colocado en la G%opa de %asagrandeH se di"ide en la parte media en dos porciones utiliando para ello un ranurador, de manera que permaneca perpendicular a la superficie inferior a la copa. Para suelos arcillosos con poco o ning0n contenido de arena $ágase la ranura con un solo mo"imiento sua"e y contin0o.
6. 'espu(s de asegurarse de que la copa y la base están limpias y secas, se da "uelta a la manija del GAparato de %asagrandeH, uniformemente a raón de D golpes por segundo, contando el n0mero de golpes requeridos $asta que se cierre el fondo de la ranura en una distancia de : cm. )i la ranura se cierra antes de los := golpes, se saca el material se "uel"e a meclar y se repiten los pasos , ; y M.
Antes del Ensayo
'espu(s del Ensayo
7. 'espu(s que el suelo se $a unido en la parte inferior de la ranura, se toman aproximadamente unos := gramos del suelo3 se anota su peso $0medo, el /o. de golpes obtenidos y se determina el peso seco. . #epita los pasos D, , ;, M y N3 con el propósito de obtener puntos menores de D; golpes y mayores de D; golpes. . 'etermine el porcentaje de $umedad correspondiente a cada n0mero de golpes y se construye la cur"a de fluide en papel simi4logar!tmico. 1. El l!mite l!quido define cuando el contenido de agua en la cur"a de fluide corresponda a D; golpes.
D" %& " %&&<8:"$89: %& @<8& @;8% Proyecto2 )ondeo /o. Ensaye /o. &ara /o. /o. de 1olpes Peso de &ara Peso uestra 5umedad Z &ara 6grs7 Peso uestra )eca Z &ara 6grs7 Peso de Agua Peso de uestra )eca Porcentaje de 5umedad
uestra /o. : D
DETERMINACI)N DE LIMITE PLASTICO L.P.
<
'ueño2 *bicación2 ;
El l!mite plástico se define como el contenido de $umedad, expresado en porciento, cuando comiena agrietarse un rollo formado con el suelo de < mm. de diámetro, al rodarlo con la mano sobre una superficie lisa y absorbente.
E*UIPO. 1. 2. 3. 4.
Fidrio esmerilado o papel absorbente. &aras alana con sensibilidad de =.=: gr. 5orno con temperatura constante de :== a ::=T %.
PROCEDIMIENTO. 1. )e toma aproximadamente la mitad de la muestra que se usó en l!mite l!quido, procurando que tenga una $umedad uniforme cercana a la $umedad optima, amáselo con la mano y ru(delo sobre una superficie limpia y lisa, como una $oja de papel o un "idrio $asta formar un cilindro de < mm, de diámetro y de :; a D= cm de largo. 2. )e amasa la tira y se "uel"e a rodar, repitiendo la operación tantas "eces como se necesite para reducir, gradualmente, la $umedad por e"aporación, $asta que el cilindro se empiece a endurecer. 3. El l!mite plástico se alcana cuando el cilindro se agrieta al ser reducido a
E*UIPO.
1. 2. 3. 4. 5. 6.
%ápsula metálica cil!ndrica para l!mites de contracción %ápsula de "idrio de dimensiones conocidas. D Plaquitas enrrasadoras ercurio 6aogue "i"o7. alana con sensibilidad de =.: gr. 5orno con temperatura constante de :== a ::=T %.
PROCEDIMIENTO. 1. &ómese unos <= grs., del material que pase la malla /o. = y añádasele agua $asta formar una mecla pastosa cuya consistencia sea aproximadamente la misma que la que tiene el suelo cuando su contenido de $umedad es igual al l!mite l!quido. 2. )e llena la cápsula metálica con la muestra pastosa en tres capas aplicándole D= golpes por capa. 3. *na "e llena la cápsula metálica se alisa la superficie quitando el material sobrante con ayuda de una espátula. 4. )e pesa la cápsula metálica con la masa pastosa y se anota su peso. 5. 'eposite la cápsula metálica con la masa pastosa en el $orno a una temperatura de :== a ::=T %. 6. )áquese del $orno la cápsula con la muestra seca y estando a temperatura ambiente, p(sese y reg!strese dic$o peso 6>s7. 7. 'etermine el "olumen de la cápsula metálica, llenándolo de mercurio l!quido y ni"elando su superficie con las plaquitas enraadoras3 "ac!e el mercurio contenido en la cápsula metálica en una probeta graduada y anote dic$o "olumen. 6F :7. . 'etermine el "olumen de la muestra seca 6F D7, de la manera siguiente2 -l(nese la cápsula de "idrio con mercurio l!quido y enrase con ayuda de las plaquitas enraadoras. Introduca la muestra seca cuidadosamente e"itando las burbujas de aire en el "aso lleno de mercurio, presionándole con las plaquitas enraadoras. Al introducirse la muestra seca, se desalojará una cantidad de mercurio igual al "olumen de la muestra 6F D7.
. )e calcula el l!mite de contracción por la fórmula.
Lc
Wm − Ws =
(V 1 Ws
− V 5
) γ w
x
100
'onde2 -c >m >s F: FD γ L
@ @ @ @ @ @
-!mite de %ontracción Peso de la muestra $0meda. Peso de la muestra seca. Folumen de la muestra $0meda Folumen de la muestra seca Peso espec!fico del agua a temperatura de ensaye.
El l!mite de contracción es muy 0til para e"aluar el comportamiento de cortes y terraplenes principalmente en el posible surgimiento de grietas. )uelos con -.% menor a ;J3 )uelos con -.%. entre ;J y :=J3 )uelos con -.%. entre :=J y :;J3 )uelos con -.%. mayor :;J3
suelos buenos. suelos regulares. suelos pobres. suelos muy pobres.
UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL GUIA DE MECANICA DE SUELOS I PRACTICA N. 5 ENSAYE DE COMPACTACION DE SUELOS METODO PROCTOR ESTANDAR ASTM D 6-1
AASHTO T -
GENERALIDADES. )e denomina compactación de suelos al proceso mecánico por el cual se busca mejorar las caracter!sticas de resistencia, compresibilidad y esfuero deformación de los mismos. Este proceso implica una reducción más o menos rápida de los "ac!os, como consecuencia de la cual en el suelo ocurren cambios de "ol0menes de importancia, fundamentalmente ligados a p(rdida de "olumen de aire. -a compactación está relacionada con la densidad máxima o peso "olum(trico seco máximo del suelo que para producirse es necesario que la masa del suelo tenga una $umedad determinada que se conoce como $umedad óptima. -a importancia de la compactación es obtener un suelo de tal manera estructurado que posea y mantenga un comportamiento mecánico adecuado a tra"(s de toda la "ida 0til de la obra. Por lo general las t(cnicas de compactación se aplican a rellenos artificiales, tales como cortina de presa de tierra, diques, terraplenes para caminos y ferrocarriles, muelles, pa"imentos, etc. Algunas "eces se $ace necesario compactar el terreno natural, como en el caso de cimentaciones sobre arena suelta. -as "entajas que representa una compactación adecuada son2
" El "olumen de "ac!o se $abrá reducido a un m!nimo y consecuentemente, su capacidad de absorber $umedad tambi(n se $abrá reducido a un m!nimo. # -a reducción de "ac!os se debe a que las part!culas de menor tamaño $an sido foradas a ocupar el "ac!o formado por las part!culas más grandes. 'e all! que si una masa de suelos está bien graduada, los "ac!os o poros se reducirán prácticamente a cero y se establecerá un contacto firme y sólido entre sus part!culas, aumentando la capacidad del suelo para soportar mayores pesos.
-os m(todos usados para la compactación de los suelos dependen del tipo de los materiales con los que se trabaje en cada caso. -os suelos puramente friccionantes como la arena se compactan eficientemente por m(todos "ibratorios y m(todos estáticos3 en cambio los suelos plásticos, el procedimiento de carga estática resulta el más "entajoso. -os m(todos usados para determinar la densidad máxima y $umedad óptima en trabajos de mantenimiento y construcción de carreteras son los siguientes2
" Proctor )tandard. # Proctor odificado $ Prueba Estática A
ENSAYE PROCTOR ESTANDAR ASTM D 6 El ensaye proctor estándar se refiere a la determinación del peso por unidad de "olumen de un suelo que $a sido compactado por un procedimiento definido para diferentes contenidos de $umedad.
E8*IPB 'E %BPA%&A%IY/ P#B%&B# E)&A/'A#
OBJETIVO. -
'eterminar el peso "olum(trico seco máximo 6 γ d máx7 que pueda alcanar un material, as! como la $umedad óptima 6> ópt.7 a que deberá $acerse la compactación.
El ensaye proctor standard está limitado a los suelos que pasen totalmente el tami /o. o que como máximo tenga un retenido del :=J en ese tami, pero que pase dic$o retenido totalmente por el tami de <9SH.
E[I)&E/ A-&E#/A&IFA) PA#A -A #EA-IXA%IY/
E&$8'8$"$8:& "" & &:"& P$ E>:%" #""%" &: " :<" 6-1 %& " ASTM CONCEPTO D8><& %& <%& $< V;<&: %& <%& $< P& %& <"8 89: Q( A;" %& $"@%" %& <"8 $< N;<& %& (& %& 89: $"%" $"" N;<& %& $"" %& $<"$"$89: E:&(@" %& $<"$"$89: Q(-$<$<
A 1.16 43.3 2.5 3.4 25 3 6.6 1 "<8 N.4
S;& ;"& P""
METODO A % '
METODO B 15.24 2124. 2.5 3.4 56 3 6.3 1 "<8 3
C 1.16 43.3 2.5 3.4 25 3 6.6 E 2 &8&:& N.4
D 15.24 2124. 2.5 3.4 56 3 6.3 P"" 1 "<8
P& %& M;&" < \gs. N \gs. ; \gs. :D \gs.
E*UIPO. 1.
*n molde de compactación. %onstituido por un cilindro metálico de H de diámetro interior por Q de altura y una extensión de D Q G de altura y de H de diámetro interior.
2.
*n pisón metálico 6martillo proctor 7 de ;.; lbs. de peso 6D.; \gs.7 de ; cm 6DH7 de diámetro.
3.
*na gu!a metálica de forma tubular de <; cm de largo aproximadamente.
4.
*na regla metálica con arista cortante de D; cm de largo.
5.
*na balana de DK \g de capacidad y :.= gr. de sensibilidad.
6.
*na balana de ;== gr., de capacidad y de =.=: gr., de sensibilidad.
7.
*n $orno que mantenga una temperatura constante entre :== ? ::=T %.
.
%$arolas metálicas.
.
Probetas graduadas de ;== cm<.
1.
Extractor de muestras.
11.
&ara para determinar $umedad.
PROCEDIMIENTO. )e obtiene por cuarteo una muestra representati"a, pre"iamente secada al sol y que seg0n el m(todo a usarse puede ser de <, N, ; y :D Oilogramos.
1. 'e la muestra ya preparada se esparce agua en cantidad tal que la $umedad resulte un poco menor del :=J y si el material es arenoso es con"eniente ponerle una $umedad menor. 2. )e re"uel"e completamente el material tratando que el agua agregada se distribuya uniformemente. 3.
Pese el molde cil!ndrico y anote su peso.
4. -a muestra preparada se coloca en el molde cil!ndrico en tres 6<7 capas, llenándose en cada capa aproximadamente :9< de su altura y se compacta cada capa de la forma siguiente2 -
)e coloca el pistón de compactar con su gu!a, dentro del molde3 se ele"a el pistón $asta que alcance la parte superior y se suelta permitiendo que tenga una ca!da libre de <= cms., se cambia de posición la gu!a, se le"anta y se deja caer nue"amente el pistón. )e repite el procedimiento cambiando de lugar la gu!a de manera que con D; golpes se cubra la superficie. Esta operación de compactación se repite en las tres capas del material.
5. Al terminar la compactación de las tres capas, se quita la extensión y con la regla metálica se enraa la muestra al ni"el superior del cilindro. 6. )e limpia exteriormente el cilindro y se pesa con la muestra compactada anotando su peso. 6Peso del material Z cilindro7.
7. %on ayuda del extractor de muestra se saca el material del molde y de la parte central del esp(cimen se toman aproximadamente :== gr., y se pesa en la balana de =.: gr., se sensibilia anotando su peso. 6Peso $0medo7. . 'eposite el material en el $orno a una temperatura de :== a ::=T % por un per!odo de D $oras, transcurrido este per!odo determ!nese el peso seco del material. . El material sacado del cilindro se desmenua y se le agrega agua $asta obtener un contenido de $umedad del al SJ mayor al anterior. 1. #epita los pasos del D al K $asta obtener un n0mero de resultados que permitan traar una cur"a cuya c0spide corresponderá a la máxima densidad para una $umedad óptima. 11.
El calculo se realia de la siguiente manera2 Wm
γ h
=
γ d
=
Wme − We =
Vc
Vc
γ h
1 + W
'onde2 γ $
@ Peso "olum(trico $0medo. @ Peso "olum(trico seco. γ d >m @ Peso de la muestra compactada. >e @ Peso del molde cil!ndrico Fc @ Folumen del cilindro > @ %ontenido de $umedad al tanto por uno. >me @ Peso de muestra compactada Z Peso del %ilindro &ambi(n se puede calcular el peso "olum(trico de la cur"a de )aturación 6 γ d7. γ dz =
Ss
1 + WSs
γω
'onde2 γ d
)s γ L
@ @ @
Peso "olum(trico del suelo saturado. Peso espec!fico de los sólidos. Peso espec!fico del agua.
&A-A 'E 'A&B)
ENSAYE NO. Folumen del cilindro Peso del molde cil!ndrico Peso del material Z molde cil!ndrico Peso del material &ara /o. Peso &ara Peso )eco Z &ara Peso 50medo Z &ara J de 5umedad Peso Folum(trico 50medo 6 γ $7 Peso Folum(trico )eco 6γ d7 Peso Folum(trico )aturado 6 γ d7
1
2
3
4
5
%on los datos de pesos "olum(tricos seco en las ordenadas y contenidos de $umedad en las abcisas, se gráfica la cur"a de compactación y de a$! se obtiene el peso "olum(trico máximo 6γ d máx7 y la $umedad óptima los cuales corresponden al punto más alto de la cur"a de compactación. Estos "alores máximos y óptimos son los que se reproducirán en el campo al compactar un terrapl(n.
UNI LMS
LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS E N SAYO
DE
C O M PAC TA C I O N
B#A2 WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW P#B%E'E/%IAWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW *E)&#A /o.2WWWWWWWWWWWWWWWWWWW 'E)%#IP%IY/ WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW E%5A2 WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW
' A& B ) P A# A % *# F A ' E % B PA% & A% I B / 5umedad #eal de %ompactación 6J7 'ensidad )eca 6\g9m<7
DATO S PARA CUR VA DE COMPACTACION de )aturación
5umedad 6J7 #elación de Fac!os 'ensidad de )aturación < 6\g9m 7 1)2 WWWWWWWWWW >-2 WWWWWWWWWW %-A)I. 2 WWWWWWWWWWWWWW
>P2 WWWWWWWWWW
IP2 WWWWWWWWWW
DENSIDAD MA/IMA SECA Q(<3. HUMEDAD OPTIMA
H U M E D AD O O
UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL GUIA DE MECANICA DE SUELOS I PRACTICA N. 6 ENSAYE DE COMPACTACION DE SUELOS METODO PROCTOR MODIFICADO A)& ' :;;N4K:
AA)5&B &:S=4K=
El ensaye de Proctor modificado se crea al crearse tambi(n equipos compactadores más pesados que se usan en la pa"imentación de carreteras y aeropuertos.
E&$8'8$"$8:& "" & &:"& P$ M%8'8$"% #""%" &: " :<" 1557-1 %& " ASTM CONCEPTO D8><& %& <%& $< V;<&: %& <%& $< P& %& <"8 89: Q( A;" %& $"@%" %& <"8 $< N;<& %& (& %& 89: $"%" $"" N;<& %& $"" %& $<"$"$89: E:&(@" %& $<"$"$89: Q(-$<$< S;& ;"& P""
METODO A 1.16 43.3 4.54 45.7 25 5 16.4 1 "<8 N.4
B 15.24 2124. 4.54 45.7 56 5 16.42 1 "<8 3
C 1.16 43.3 4.54 45.7 25 5 16.4 E 2 &8&:& N.4
D 15.24 2124. 4.54 45.7 56 5 16.42 P"" 1 "<8
E*UIPO. El equipo para Proctor modificado es igual que el Proctor estándar con la 0nica diferencia siguiente2 -
*n molde de compactación. %onstituido por un cilindro metálico de H de diámetro interior por Q de altura y una extensión de D Q G de altura y de H de diámetro interior.
-
*n pistón o martillo y su gu!a de ; cms., de ca!da y .; Og de peso.
-
*na regla metálica con arista cortante de D; cm de largo. *na balana de DK \g de capacidad y :.= gr. de sensibilidad.
4
*na balana de ;== gr., de capacidad y de =.=: gr., de sensibilidad.
-
*n $orno que mantenga una temperatura constante entre :== ? ::=T %.
-
%$arolas metálicas
4
Probetas graduadas de ;== cm<.
4
Extractor de muestras.
-
&ara para determinar $umedad.
PROCEDIMIENTO. )e obtiene por cuarteo una muestra representati"a, pre"iamente secada al sol y que seg0n el m(todo a usarse puede ser de <, N, ; y :D Oilogramos. :. 'e la muestra ya preparada se esparce agua en cantidad tal que la $umedad resulte un poco menor del :=J y si el material es arenoso es con"eniente ponerle una $umedad menor. D. )e re"uel"e completamente el material tratando que el agua agregada se distribuya uniformemente. <. Pese el molde cil!ndrico y anote su peso. . -a muestra preparada se coloca en el molde cil!ndrico en cinco 6;7 capas, llenándose en cada capa aproximadamente :9< de su altura y se compacta cada capa de la forma siguiente2 -
)e coloca el pistón de compactar con su gu!a, dentro del molde3 se ele"a el pistón $asta que alcance la parte superior y se suelta permitiendo que tenga una ca!da libre de ;.N cms., se cambia de posición la gu!a, se le"anta y se deja caer nue"amente el pistón. )e repite el procedimiento cambiando de lugar la gu!a de manera que con D; o ;M 6seg0n el m(todo7 golpes se cubra la superficie. Esta operación de compactación se repite en las cinco capas del material.
;. Al terminar la compactación de las tres capas, se quita la extensión y con la regla metálica se enraa la muestra al ni"el superior del cilindro. M. )e limpia exteriormente el cilindro y se pesa con la muestra compactada anotando su peso. 6Peso del material Z cilindro7.
N. %on ayuda del extractor de muestra se saca el material del molde y de la parte central del esp(cimen se toman aproximadamente :== gr., y se pesa en la balana de =.: gr., se sensibilia anotando su peso. 6Peso $0medo7. S. 'eposite el material en el $orno a una temperatura de :== a ::=T % por un per!odo de D $oras, transcurrido este per!odo determ!nese el peso seco del material. K. El material sacado del cilindro se desmenua y se le agrega agua $asta obtener un contenido de $umedad del al SJ mayor al anterior. :=.#epita los pasos del D al K $asta obtener un n0mero de resultados que permitan traar una cur"a cuya c0spide corresponderá a la máxima densidad para una $umedad óptima. ::. El calculo se realia de la siguiente manera2 Wm
γ h
=
γ d
=
Wme − We =
Vc
Vc
γ h
1 + W
'onde2 γ $
@ Peso "olum(trico $0medo. @ Peso "olum(trico seco. γ d >m @ Peso de la muestra compactada. >e @ Peso del molde cil!ndrico Fc @ Folumen del cilindro > @ %ontenido de $umedad al tanto por uno. >me @ Peso de muestra compactada Z Peso del %ilindro &ambi(n se puede calcular el peso "olum(trico de la cur"a de )aturación 6 γ d7. γ dz =
Ss
1 + WSs
γω
'onde2 γ d
)s γ L
@ @ @
Peso "olum(trico del suelo saturado. Peso espec!fico de los sólidos. Peso espec!fico del agua.
&A-A 'E 'A&B)
ENSAYE NO. Folumen del cilindro Peso del molde cil!ndrico Peso del material Z molde cil!ndrico Peso del material &ara /o. Peso &ara Peso )eco Z &ara Peso 50medo Z &ara J de 5umedad Peso Folum(trico 50medo 6 γ $7 Peso Folum(trico )eco 6γ d7 Peso Folum(trico )aturado 6 γ d7
1
2
3
4
5
%on los datos de pesos "olum(tricos seco en las ordenadas y contenidos de $umedad en las abcisas, se gráfica la cur"a de compactación y de a$! se obtiene el peso "olum(trico máximo 6γ d máx7 y la $umedad óptima los cuales corresponden al punto más alto de la cur"a de compactación. Estos "alores máximos y óptimos son los que se reproducirán en el campo al compactar un terrapl(n.
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C O M PAC TA C I O N
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' A& B ) P A# A % *# F A ' E % B PA% & A% I B / 5umedad #eal de %ompactación 6J7 'ensidad )eca 6\g9m<7
DATO S PARA CUR VA DE COMPACTACION de )aturación
5umedad 6J7 #elación de Fac!os 'ensidad de )aturación < 6\g9m 7 1)2 WWWWWWWWWW >-2 WWWWWWWWWW %-A)I. 2 WWWWWWWWWWWWWW
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DENSIDAD MA/IMA SECA Q(<3. HUMEDAD OPTIMA
H U M E D AD O O
UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL GUIA DE MECANICA DE SUELOS I PRACTICA N.
AASHTO T 11-61
DETERMINACI)N DE LA DENSIDAD DEL SUELO EN EL CAMPO CONTROL DE COMPACTACI)N DE CAMPO METODO DEL CONO DE ARENA ASTM D 1556-
GENERALIDADES. %uando el trabajo de compactación "a progresando en el campo, es con"eniente saber si el peso "olum(trico especificado se está logrando o no. Esto se conoce como control de compactación de campo. Esta "erificación se logra con "arios procedimientos estándares, nosotros utiliaremos el m(todo mas com0nmente usado, GE- E&B'B 'E- %B/B 'E A#E/AH. ásicamente el m(todo consiste en determinar el peso del suelo $0medo de una pequeña exca"ación de forma irregular 6$ueco7 $ec$o sobre la superficie del suelo.
)e determina el "olumen de dic$o $ueco y la densidad $0meda del suelo en el sitio 6densidad in situ7 ó peso "olum(trico $0medo del campo. )e calcula simplemente como2 Peso del suelo $0medo γ húmeda= -------------------------
Folumen del $ueco El m(todo del cono de arena representa una forma indirecta de obtener el "olumen del agujero. -a arena utiliada 6a menudo arena de BtaLa7 es generalmente material que pasa el tami /o. D= y esta se encuentra retenida por el tami /o. <= . Aunque el material menor que el tami /o. <= y mayor que el tami /o. = o el material menor que el tami /o. <= y mayor que el tami /o. ;= puede tambi(n utiliarse, generalmente es deseable tener una arena uniforme o Gde un solo tamañoH para e"itar problemas de segregación 6un "olumen de arena fina puede pesar mas que un "olumen de arena gruesa, pero un "olumen de la mecla puede pesar a0n mas7 de forma que en las mismas condiciones de "aciado puedan lograrse la misma estructura del suelo y duplicación requerida.
OBJETIVO! 'eterminar la densidad y peso unitario en una superficie de un suelo compactado por medios mecánicos.
−
'eterminar la densidad del suelo en el sitio.
− −
amiliariar al estudiante con el m(todo com0nmente utiliado en el campo para determinar la densidad del suelo.
−
#elacionar la densidad seca de campo con la densidad seca máxima obtenida en el laboratorio, obtenidas de los diferentes m(todos de compactación de laboratorio.
E*UIPO! 4 4 4 4 4 4
'ens!metro o cono metálico. Placa base metálica con un c!rculo $ueco. #ecipiente de plástico ó metal de === cm] de capacidad aproximadamente. 'os bolsas conteniendo arena calibrada 6D=^<=7 seca, una con peso de D.== Og y la otra con peso de .==Og. %incel de acero liso de ;9SH de diamtro y una altura de D; cm de longitud aproximadamente. %uc$ara.
4 4 4 4 4 4
roc$a de H. ao de dos libras y media de peso. &aras para el contenido de $umedad. alana con presición de =.: gramoy capacidad de D.= Og. alana con presición de :.= gramo y capacidad de D; Og. 5orno con temperatura constantes de ::=^;_%.
4
Pala y barra 6 si fuese necesario7
PROCEDIMIENTO! Preparación del material.
&rabajo de laboratorio. 1.-
%alibrar la arena a utiliar, cribándola por los tamices /o. D= y /o. <= desec$ando lo que retenga el tami /o. D= y lo que pase el tami /o. <=.
D.4
'eterminarle el peso "olum(trico seco suelto de la arena calibrada.
<.4
Pesar la arena y obtener dos pesos de arena 6para cada ensaye7 de D.=\g y .=Og. 'epositar la arena en bolsas e identificar estas. Trabajo de campo.
.4
-impiar con la broc$a todo el suelo suelto del área donde se realiará el ensaye.
;.4
%olocar la placa base. Esta no debe de mo"erse $asta que se termine el ensaye.
actor de calibración. M.4
%olocar el cono sobre la placa base 6el $ueco de la placa base debe de coincidir con el cono7. Ferificar que la "ál"ula de pase este cerrada.
N.4
Ferter sobre el cono superior el contenido de la bolsa con arena 6peso D.=Og7. Anotar la identificación de la bolsa.
S.4
Abrir "ál"ula de pase y dejar caer la arena $acia el cono inferior y el suelo. %uando la arena deje de "erter, cierre la "ál"ula.
K.4
-a arena que quedó 6sobrante7 en el cono superior depos!tela en la bolsa que conten!a los D.= O de arena.
Exca"ación.
:=.4
#etire el dens!metro 6cono7 de la placa base y comience a exca"ar sobre el suelo con ayuda del mao y el cincel $asta una profundidad de := a :; cent!metros, como se lo indica el Instructor de la clase.
::.4
'eposite el suelo extra!do en el recipiente "olum(trico, colocándole la tapa para e"itar perder la $umedad natural del suelo. Anote la identificación del recipiente.
:D.4
%oloque el cono sobre la placa base 6como se indicó en el paso /o. M7.
:<.4
Fierta el contenido de arena de .= Og de peso sobre la parte superior del cono.
:.4
Abra la "ál"ula de pase y deje que la arena fluya $acia la parte inferior del cono y el $ueco 6exca"ación7 $asta llenar estos.
:;.4
%uando la arena deje de fluir, cierre la "ál"ula y la arena sobrante en el parte superior del cono depos!tela en la bolsa que conten!a los cuatro Oilogramos de arena.
:M.4
#etire de la exca"ación la arena usada y depos!tela en un balde, esta arena se la"ara y se "ol"erá a cribar para usarse en otro ensaye.
-aboratorio. :N.4
'etermine el peso $0medo del suelo exca"ado en la balana de :.= de presición y anote su peso.
:S.4
&ome una pequeña muestra representati"a del suelo exca"ado y determine el peso $0medo 6para determinarle su contenido de $umedad7, depos!tela en una tara anote su identificación.
:K.4
'eposite la tara con la muestra $0meda en el $orno, d(jela por "einticuatros $oras a una temperatura de ::=^; T%. $asta obtener peso constante 6peso seco7.
D=.4
Pese las arenas sobrantes, en el factor de calibración y en la exca"ación y anotes sus pesos.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE TECNOLOGA DE LA CONSTRUCCI)N DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCION Proyecto2 *bicación2 -ocaliación Espesor de la capa 6cm72 Profundidad6m72 Ensaye /o.2 aterial2 FACTOR DE CALIBRACION olsa con arena /o.2 Peso de arena empleada 6Og72 D.= Peso de arena sobrante 6Og72 Peso de arena usada 6Og72 Peso "olum(trico seco suelto de arena calibrada 6Og9m]7 Folumen de calibración o F: 6m]7 2 E/CAVACI)N #ecipiente /o. Peso del material $0medo 6Og72 olsa de arena /o. Peso de arena empleada 6Og72 .= Peso de arena sobrante 6Og7 Peso de arena usada 6Og7 Peso "olum(trico seco suelto de arena calibrada 6Og9m]7 Folumen total ó F D 6m]72 Folumen de exca"ación 6m]72 Peso "olum(trico $0medo in situ 6Og9m]72 CONTENIDO DE HUMEDAD &ara /o.2 Peso de tara 6gramos72 Peso de tara Z suelo $0medo 6gramos72 Peso de tara Z suelo seco 6gramos72 Peso de agua 6gramos7 Peso de suelo seco 6gramos72 Porcentaje de 5umedad 6J72 CONTROL DE COMPACTACION Peso "olum(trico seco in situ 6Og9m]72 Peso "olum(trico seco máximo 6Og9m]72 Porcentaje de compactación 6J72
%álculos2
:.4
%alcule el "olumen de calibración 6F :7 en m]. Peso de arena usada en calibración 6Og7 F: @ 4444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444 Peso "ol. seco suelto de arena calibrada 6Og9m]7
D.4
%alcule el "olumen total 6F D7 en m].
Peso de arena usada en exca"ación 6Og7 F: @ 4444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444 Peso "ol. seco suelto de arena calibrada 6Og9m]7 <.4 %alcule el "olumen de exca"ación 6Fexc.7. en m]. Fexc". @ FD ? F: .4
%alcule el peso "olum(trico $0medo del sitio en Og9m]. Peso del suelo $0medo exca"ado 6Og7 γ húmeda in situ = ----------------------------
Folumen de exca"ación 6m]7 ;.4
%alcule el peso "olum(trico seco del sitio en Og9m]. γ húmeda in situ γ seca o γd in situ = ----------------------
6: Z contenido de $umedad7 M.4
%alcule el porcentaje de compactación 6J compac.7. γd in situ
J compac @ 444444444444444444444444444444444444444 γd máximo
