MECANICA DE SUELOS I
SEMESTRE 2017-I
FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERIA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
ASIGNATURA: PRACTICA DE LABORATORIO MECANICA DE SUELOS GRUPO A
DOCENTE DE TEORIA: Ing. Jose Felipe Marin Loaiza DOCENTE DE PRACTICAS: Ing. Fernando Quilli Dueñas ALUMNOS: CCORIMANYA SOTO, RAUL ANGELO SOTO, GONZALO HUILLCA MERMA, JORGE LUIS MENDOZA PUMA, JHON LARRY MONZON ASLLA, MITH ROLINSON TTITO CHALLCO, DEWEY FRANZ
SEMESTRE:
2017-I
Cusco, Agosto 2017
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LIMITES DE CONSISTENCIA Norma: Según norma: (ASTM (ASTM D 4318-84). 4318-84).
Objetivos Generales Determinar los Límites de Atterberg: limite líquido y limite plástico.
Objetivos Específicos Poder clasificar los suelos mediante la clasificación SUCS, y evaluar los de más parámetros del suelo como Índice de liquidez e Índice plasticidad.
MATERIALES
MALLA #40 CUCHARA DE CASAGRANDE MARTILLO DE GOMA 2 POSILLOS 1 POSILLO DE PORCELANA 6 CAPSULAS RANURADOR
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PROCEDIMIENTO LIMITE LÍQUIDO 1. Se toma una porción de suelo y se humedece hasta formar una pasta consistente. 2. Se coloca esta pasta sobre la placa de vidrio y se amasa hasta formar un rollito o cil indro de 3mm de diámetro aproximadamente. 3. Observar detenidamente el aspecto del cilindro, y al detectar grietas pronunciadas en su superficie tomar este e introducirlo en una de las cápsulas ya pesadas con anterioridad. 4. Repetir los anteriores pasos para obtener tres cilindros. 5. Realizar los cálculos correspondientes para hallar la humedad en el límite plástico.
LIMITE PLASTICO 1. Se toma una porción de suelo y se agrega agua hasta una pastosa ligeramente húmeda. 2. colocar una porción en la cazuela de Casagrande y pulir l a superficie hasta que el plano de este quede paralelo a la base del instrumento. 3. con el ranurador, se hace una incisión en el centro de la mesa, de tal manera que se visualice el fondo de la capsula de la copa de Casagrande. 4. se comienza a girar la manivela, dejando golpear la cazuela y contando los golpes que se hacen necesarios para que las dos mitades des suelo se unan si esto o se logra en el primer intento, se debe tomar otra proporción de suelo con un poco más de agua e intentarlo de nuevo hasta conseguirlo. 5. se toma el peso de tara vacía. 6. se toma una porción de la masa de suelo y se introduce en la tara pesada con anterioridad y se pesa de nuevo el conjuro de tara más la porción porción de suelo. 7 se introduce la tara en el horno y se deja secar completamente, para luego timar el peso seco de la muestra. 8. este proceso se debe realizar con tres porciones del suelo con diferente contenido de agua.
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INDICE PLASTICO Se calcula teóricamente a partir de los límites: limite líquido y limite plástico. Se obtiene de la diferencia entre el límite líquido y el límite plástico:IP = LL
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CALCULOS DETERMINACION DE LIMITE LIQUIDO lata N°
1
2
3
4
peso de suelo húmedo + lata
75.64
83.61
83.66
66.75
peso de suelo seco + lata peso de lata peso de suelo seco peso de agua contenido de humedad numero de golpes, N
72.22 59.7 12.52 3.42 27.32% 32
77.33 58.51 18.82 6.28 33.37% 12
78.72 61.82 16.9 4.94 29.23% 30
64.93 59.01 5.9 1.82 30.85% 20
(-0.055*LN(25) + 0.4713) limite liquido (ωl)=
29.43% 29.43%
DETERMINACION DEL LIQUIDO PLASTICO LATA N° PESO DE SUELO HUMEDO + LATA peso de suelo seco + lata peso de lata peso de suelo seco peso de agua contenido de humedad LIMITE PLASTICO
5 61.44 61 58.54 2.46 0.44 17.89%
6 60.37 60.07 58.42 1.65 0.3 18.18%
18.03%
determinación del tipo de suelo mediante grafico de plasticidad de CASAGRANDE - 1932 determinación para: LL= LP=
29.43% 18.03%
entonces IP=
11.39%
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limite liquido: Limite plastico: Indice de Plasticidad:
29.43% % 18.03% % 11.39 %
TIPO DE SUELO : Arcillas inorgánicas de baja plasticidad
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CONCLUCIONES De los cálculos realizados obtenemos los siguientes sig uientes resultados La interpretación de los datos Limite líquido: con un contenido de humedad de 29.43 % nuestra muestra deja de tener un comportamiento líquido y pasa un aun estado plástico. plá stico. E decir llega a una resistencia al corte de 25gr/cm2 Limite plástico: plástico: con un contenido de humedad de 18.03% nuestra muestra deja de tener un comportamiento plástico pasando un estado semi sólido, también con esta cantidad de humedad es cuando comienza a fisurarse haciendo un rollo de 1/8 de pulgada Índice de plasticidad: como nuestro índice plástico es mayor de 10, significa que es un suelo plástico. Tipo de suelo: suelo: es una arcilla de alta plasticidad de acuerdo a la clasificación de Casagrande. La resistencia al corte de una arcilla amasada depende sólo de su índice de fluidez Claro que, si los índices de plasticidad son algo intrínseco del suelo … ¿sería posible obtener la carga de hundimiento de un suelo a partir de los límites de Atterberg? La respuesta es SI, SI, se puede hacer y no es complicado. Pero el resultado no compensa.
OBSERVACIONES Lo malo En la prueba de Casagrande se encuentra un gran error que pasa por admisible ya que no todos los suelos son iguales ni la resistencia a corte es exactamente de 2,50 kn/m², digamos di gamos que oscila entre 1,10 y 3,20 kn/m².
Lo bueno Que confirma algo muy iinteresante; nteresante; Si la cohesión de un suelo natural depende de su humedad y del historial de tensiones, como al molerlo y amasarlo para hacer el ensayo se rompe toda su estructura anterior, la cohesión ya sólo tendría que depender de la humedad.
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ANEXOS PREPARAMOS MUESTRAS CON CUATRO CONTENIDOS DE AGUA DISTINTOS
REALIZAMOS LA PRUEBA DE LIMITE LÍQUIDO, CON LA CUCHARA DE CASAGRANDE.
REALIAMOS LA PRUEBA DE LIMITE PLASTICO, REALIZANDO ROLLOS DE 1/8”.
OBTENEMOS EL CONTENIDO DE HUMEDAD PARA CADA UNA DE LAS PRUEBAS.
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ANALISIS GRANULOMETRICO DE SUELOS POR TAMIZADO POR LAVADO
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Conocer el procedimiento procedimiento para obtener obtener la la curva granulométrica granulométrica del suelo en estudio.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Determinar el coeficiente coeficiente de uniformidad uniformidad y el coeficiente de curvatura. curvatura. Conocer el equipo que se utiliza en la la prueba. Elaborar la gráfica de granulometría granulometría y calcular los coeficientes de uniformidad y curvatura. Que el estudiante conozca las mallas que proporcionan las separaciones básicas entre las partículas (Gravas, Arenas y Finos.)
NORMAS AASHTO T87-70 (preparación de la muestra) y T88-70 (procedimiento (procedimiento de la prueba). ASTM 421-58 Y D422-63.
APLICACIONES
La granulometría es usada para la clasificación de los suelos según SUCS, AASTHO Y FAA y para analizar qué tan estable u ordenado son sus partículas, cual nos ayudara a determinar que suelos son buenos para la aplicación de estructuras.
EQUIPOS
Horno eléctrico capaz capaz de mantener mantener temperaturas temperaturas uniformes y constantes constantes hasta de 110 ± 5 °C Balanza electrónica de sensibilidad sensibilidad 0.1g
MATERIALES Muestra de suelo seca previamente lavada. Tamices: 2”,1”,3/8”, #4, #10, #40, #10, #40, #100, #200. Cazuela o bandeja. Escobilla y recipientes.
MARCO TEORICO
Su finalidad es obtener la distribución por tamaño de las partículas presentes en una muestra de suelo. Así es posible también su clasificación mediante sistemas como AASHTO o USCS. El ensayo es importante, importante, ya que gran parte de los criterios de aceptación de suelos para ser utilizados en bases o subbases de carreteras, presas de tierra o diques, drenajes, etc., depende de este análisis. Para obtener la distribución de tamaños, se emplean tamices normalizados y numerados, dispuestos en orden decreciente. Para suelos con tamaño de partículas mayor a 0,074 mm. (74 micrones) se utiliza el método de análisis mecánico mediante tamices de abertura y numeración indicado en la tabla. Para suelos de tamaño inferior, se utiliza el método del hidrómet hidrómetro, ro, basado en la ley de Stokes.
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Método para análisis mecánico. Equipo necesario. - Un juego de tamices normalizados según la tabla anterior, balanzas con precisiones de 1 gr. o 0,1 gr., Horno de secado con circulación de aire y temperatura regulable capaz de mantenerse en 110º ± 5º C., Herramientas y accesorios, Bandeja metálica, recipientes plásticos y escobilla. escobilla. Tabla de cantidad mínima a ensayar según tamaño de partículas. Se grafica la curva granulométrica, donde la ordenada será el porcentaje que pasa en peso en cada tamiz en escala natural y la abscisa el tamaño (diámetro equivalente) de las partículas en escala logarítmica. De esta curva se obtiene el porcentaje de gravas, arenas, finos y diámetros mayores a 3” del suelo. - Calcular el coeficiente de uniformidad (Cu), el cual es una medida de uniformidad (graduación) del suelo y el coeficiente de curvatura (Cc), el cual es un dato complementario para definir la uniformidad de la curva, mediante las siguientes expresiones:
= =
60 10 30
60 ∗ 10
Dónde: D 1 0 = tamaño donde pasa el 10% del material D 3 0 = tamaño donde pasa el 30% del material D 6 0 = tamaño donde pasa el 60% del material
ESPÉCIMEN DEL ENSAYO
Según sean las características de los materiales finos de la muestra, el análisis con tamices se hace, bien con la muestra entera, o bien con parte de ella después de separar los finos f inos por lavado. Si la necesidad del lavado no se puede determinar por examen visual, se seca en el horno una pequeña porción húmeda del material y luego se examina su resistencia resisten cia en seco rompiéndola rompiéndola entre los dedos. Si se puede romper fácilmente fácilmente y el material fino se pulveriza bajo la presión presión de aquellos, aquellos, entonces el análisis con con tamices se puede efectuar sin previo lavado.
PROCEDIMIENTO
Después de tener la muestra uniforme obtenida por cuarteo, pesar la muestra seleccionada y llevarla al horno durante 24 horas o hasta obtener una masa constante. Una vez secada secada la muestra y enfriada, se procede a tomar el peso peso de la muestra secada al horno. Tomar el peso del material requerido de acuerdo a la Tabla, y lavarlo a través del tamiz N° 200, luego el material retenido debe secarse en el horno por 24 horas. Sepárese la porción de muestra retenida en el tamiz N° 4 en una serie de fracciones usando los tamices, o los que sean necesarios dependiendo del tipo de muestra, o de las especificaciones para el material que se ensaya.
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En la operación de tamizado manual se mueve mueve el tamiz o tamices de un lado a otro y recorriendo circunferencias de forma que la muestra se mantenga en movimiento sobre la malla. Se determina el peso de cada fracción fracc ión en una balanza con una sensibilidad de 0.1 %. La suma de los pesos de todas las fracciones y el peso, inicial de la muestra no debe diferir en más de 1%. Después de realizar el pesado correspondiente se procedió a calcular los errores y los porcentajes (%) de retención en las mallas N°4 y N°200.
PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO 1. Una vez obtenido los pesos retenidos en los tamices, se procede a calcular el porcentaje
CALCULOS
P. antes de lavar P. después de lavar mallas 2 1 3/8 4 10 40 100 200 cazuela peso total pérdida Error %
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998.2 873.26 diámetros 50.8 25.4 9.5 4.75 2 0.425 0.15 0.075
1.79 0.18
peso retenido 0 0 344.92 163.86 138.13 129.43 44.56 49.92 0.65 871.47 GRAVA % ARENA% FINOS%
peso ret. + finos 0 0 344.92 163.86 138.13 129.43 44.56 49.92 125.59 996.41
corrección 0 0 346.71 163.86 138.13 129.43 44.56 49.92 125.59 998.2
% peso retenido 0.00 0.00 34.73 16.42 13.84 12.97 4.46 5.00 12.58 100
% pasa 100 100.00 65.27 48.85 35.01 22.05 17.58 12.58 0.00
51.15 36.27 12.58
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GRANULOMETRIA
120 100 80
A S A P %
60 40 20 0 100
10
1
MALLAS (mm) 0.1
0.01
CALCULOS DE CLASIFICACION DEL SUELO
El % de finos es de 12.58: El % de retenido de gruesos son de 100 -12.58 = 87.42% > 50% entonces es s uelo de
g rano g r ues o. Calculamos si es gravoso u arenoso: el % retenido en la malla Nº 4 = 51.15% > 50%*87.42= 43.71 entonces es un s uelo uelo g ravoso. El % de finos que pasa la malla Nº 200 es de 12.58% > 12%. Calculamos Cc y Cu:
CALCULAMOS CALC ULAMOS Cc y Cu CON UNA INTERPOLACION LINEAL SEMILOGARITMICA SEMILOGARITMICA − 1
− 1
=
2 − 1 2 − 1 DONDE: X= abertura del tamiz (escala logarítmica) Y=% que pasa (escala aritmética) X=D10, 30,60 Y= 10, 30, 60% X1=D1 Y1=%1 X2=D2 Y2=%2 2 − 1 1 = ∗ (% % − %1 %1) + 1 %2 %2 − %1 %1 PARA DE D10: 0.001 0.001 − 0.075 0.075 10 = ∗ (10 10 − 12.58 12.58) + 0.07 0.075 5 = . 0.001 0.001 − 12.58 12.58
PARA DE D30: 30 =
0.42 0.425 5 −2 22.05 22.05 − 35.01 35.01
∗ (30 30 − 35.01 35.01) + 2 = .
PARA DE D60: 60 =
4.75 4.75 − 9.5 48.85 − 65.27
=
=
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∗ (60 60 − 65.27 65.27) + 9.5 9.5 = .
60 10
=
30 60 ∗ 10
8.12 0.073
=
= . .
1.67 1.674 4 ∗ 1.67 1.674 4 = . 8.12 ∗ 0.073 0.073
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P or lo tant tanto o s e clas clas ific a como un suelo tipo tipo G P .
OBSERVACIONES
A. El informe informe deberá incluir lo siguiente: siguiente: - El tamaño máximo de las partículas contenidas en la muestra. - Los porcentajes retenidos y/o que pasan, para cada uno de los tamices utilizados. - Toda información que se juzgue de interés. Las pequeñas diferencias resultantes en el empate de las curvas obtenidas por tamizado y por sedimento respectivamente, se corregirán en forma gráfica.
B. Los siguientes errores posibles producirán determinaciones determinaciones imprecisas imprecisas en un análisis granulométrico por tamizado. Aglomeraciones Aglomeraciones de partículas que no han sido completamente completamente disgregadas. disgregadas. Si el material contiene partículas finas plásticas, la muestra debe ser disgregada antes del tamizado. tamizado. - Tamices sobrecargados. Este es el error más común y más serio asociado con el análisis por tamizado y tenderá a indicar que el material material ensayado es más grueso de lo que en realidad realida d es. Para evitar esto las muestras muy grandes deben ser tamizadas en varias porciones y las porciones retenidas en cada tamiz se juntarán luego para realizar la pesada. - Los tamices han sido agitados por un periodo demasiado corto o con movimientos horizontales o rotacionales inadecuados. Los tamices deben agitarse de manera que las partículas sean expuestas a las aberturas del tamiz con varias orientaciones y así tengan mayor oportunidad de pasar a través de él. - La malla de los tamices está rota o deformada; los tamices deben ser frecuentemente inspeccionados para asegurar que no tienen aberturas más grandes que la especificada. - Pérdidas de material al sacar el retenido de cada tamiz. - Errores en las pesadas y en los cálculos.
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RECOMENDACIONES
Lo mejor es utilizar un tamiz en buen estado caso contrario evitar que la muestra llegue a las ranuras defectuosas que por estas puede pasar material que en realidad se retendría. Es recomendable utilizar tamices que correspondan correspondan a un mismo juego caso contrario no encajaran perfectamente y quedaran aberturas entre ellos, en caso no se cuente con tamices del mismo juego se puede hacer tamiz por tamiz en un recipiente de plástico usado como cazuela. Muchas veces quedara material material atascado atascado en las las aberturas de los tamices tamices estos son son parte del retenido y se tienen que retirar con cuidado utilizando la escobilla.
CONCLUSIONES
El lavado del del suelo se desarrolla con bastante cuidado, no se debe perder la parte del suelo retenido. El tamizado se se debe hacer con con bastante cuidado cuidado sin que que se pierda material material por las las ranuras entre tamiz y tamiz. El pesado de los retenidos retenidos debe tener gran mayor mayor precisión. precisión.
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ANEXOS
Tamizado
Muestra de suelo
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