Monografia - Mecanica de Suelos i(Zanjas y Calicatas)

A ÑO DEL buen servicio al ciudadano

“

”

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

UEC: MECANICA DE SUELOS I “



DOCENTE:



INTEGRANTES:

”

ING. NATALY CORDOBA ZORRILLA

  

Minaya Aramburu Pool Saenz Repuello, Edison Klever Condor Taipe,

  



SECCION:

B1 -201



CICLO:

V HUANCAYO - 2017

ZANJAS Y CALICATAS

AGRADECIMIENTOS A:

Dios

Por ser lo más grande en nuestra vida y por ser nuestra fortaleza en cada

momento,

por

el

cual

conseguimos nuevos impulsos para continuar.

Nuestro asesor

A Nuestro Asesor, por el apoyo otorgado a esta investigación

A la Ing. Nataly Córdoba Zorrilla

Por toda su ayuda, colaboración para realizar el estudio pertinente para nuestra investigación, así como también en la supervisión y control de los ensayos realizados.

La Universidad Peruana Los Andes, Facultad de Ingeniería

Por la formación académica que nos brinda.

ACTO QUE DEDICAMOS A:

Nuestros padres, quienes nos orientaron a seguir esta gran carrera profesional, y nos alentaron a continuar con el proceso de investigación para, así formarnos de una manera más óptima en lo académico. A nuestros hermanos, tíos, sobrinos y compañeros de clase que nos apoyaron y guiaron en momentos cruciales para la elaboración del trabajo de investigación.

CONTENIDO

OBJETIVOS ............................................................................................... I INTRODUCCIÓN ...................................................................................... II CAPITULO I ............................................................................................. 1 CALICATAS Y ZANJAS ............................................................................... 1

1.

CALICATAS Y ZANJAS. ............................................................................ 2 1.1.

DEFINICION ................................................................................................ ....... 2

1.2.

DATOS GENERALES DE LA ZONA A EXPLORAR ................................................. 4

1.3.

PROGRAMA DE INVESTIGACION ............................................................... .......5

1.4.

MATERIALES Y EQUIPOS (MUESTRAS ALTERADAS E INALTERADAS) ................ 5

1.5.

PROCEDIMIENTOS ......................................... ................................................... 7

1.6.

MUESTREO ............................... ................................................................. .......8

1.7.

SECADO DE MUESTRAS ....................................................... ............................. 8

CAPITULO II ............................................................................................ 9

2.

LIMITE LÍQUIDO ..................................................................................... 9

2.1 GENERALIDADES ..................................................................................... 9 2.2 DEFINICION............................................................................................. 9 2.3 APARATOS .......................................................................................... 9 2.4 PREPARACIÓN DE LA MUESTRA .................................................. 10 2.5 CALIBRACIÓN DEL APARATO ....................................................... 11 2.5 PROCEDIMIENTO .............................................................................. 12

medio ...................................................................................................... 12 2.5

OBSERVACIONES ....................................................................... 13

CAPITULO III ......................................................................................... 15

3.

LIMITE PLASTICO – INDICE DE PLASTICIDAD ......................................... 15

3.1

DEFINICION ..................................................................................... 15

3.3

APARATOS .................................................................................... 15

3.4

PREPARACION DE MUESTRA ....................................................... 15

3.5

PROCEDIMIENTO.......................................................................... 16

3.6

CALCULOS ..................................................................................... 17

CAPITULO IV ......................................................................................... 19

4.

LAVADO SOBRE TAMIZ Nº 200 ............................................................. 19

4.1

EQUIPOS ........................................................................................ 19

4.2

PROCEDIMIENTO ............................................................................. 19

4.3

RESULTADOS ................................................................................... 19

CAPITULO V .......................................................................................... 21

5.

GRANULOMETRIA ............................................................................... 21

5.1GENERALIDADES ................................................................................ 21 5.2 EQUIPOS NECESARIOS ........................................................................... 22 5.3 PROCEDIMIENTO .................................................................................. 23 5.4

CÁLCULO Y REPRECENTACION DE RESULTADOS ................................ 25

CONCLUSIONES ..................................................................................... 26 RECOMENDACIONES ............................................................................. 27 BIBLIOGRAFíA ....................................................................................... 28 ANEXOS ................................................................................................ 29

OBJETIVOS General El objetivo general de esta monografía es comprender el estudio de los suelos mediante el empleo de calicatas y zanjas las cuales vienen a ser un método muy empleado para la exploración directa de los suelos ya que no necesita aparatos costosos ni procedimientos complicados, este método nos permite obtener muestras alteradas e inalteradas que servirán para determinar y realizar los ensayos respectivos para clasificar un suelo, obtener su contenido de humedad, limite líquido, limite plástico, límite de contracción, ensayo de proctor modificado, granulometría etc.

ESPECÍFICOS 1. Conocer el procedimiento de las calicatas y zanjas como métodos de exploración directa. 2. Identificar la importancia de este método dentro de las técnicas de obtención de muestras dentro de la ingeniería civil.

3. Buscar una nueva tecnología donde la inversión requerida se pueda obtener en un tiempo razonable.

I

II

INTRODUCCIÓN Las zanjas y calicatas vienen a ser uno de los métodos de exploración directa más empleados en la ingeniería civil ya que nos permite la obtención directa de muestras alteradas e inalteradas que nos servirán para obtener datos geotécnicos del suelo donde se planea edificar una estructura. Al iniciar un proyecto de ingeniería es necesario conocer primero las características de la zona, segundo el tipo de zona, segundo el tipo de exploración y técnica a emplear y tercero es necesario conocer con cuanto de presupuesto se cuenta para dicha exploración. La finalidad de esta monografía es analizar estos procesos. En el presente trabajo presentaremos el procedimiento del estudio del suelo (calicatas), así mismo notaremos su estructura y composición. En la segunda parte detallaremos específicamente los pasos y su proceso de extracción de muestras, los ensayos de laboratorio que estas implican.

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

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CAPITULO I CALICATAS Y ZANJAS

MECANICA DE SUELOS I

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1. CALICATAS Y ZANJAS. 2

1.1.

DEFINICION Son excavaciones de profundidad pequeña a media, realizadas normalmente con pala retroexcavadora. Las calicatas permiten la inspección directa del suelo que se desea estudiar y, por lo tanto, es el método de exploración que normalmente entrega la información más confiable y completa. Proviene de la conjunción de CALAR (del lat. chalāre) significando penetrar,

atravesar;

y

CATA

(del

gr.

κατα)cuyo

significado

originariamente es "hacia abajo" Este tipo de método exploratorio se practica con una excavación de 0.80 m de ancho por 1,20 mts de largo o dimensiones suficientes para que el especialista pueda descender en ella, examinar los diferente estratos que se presentan en su estado natural y poder muestrearlos. Con esta técnica de excavación se puede profundizar hasta 3m La profundidad de las calicatas para carreteras aeropuerto o zonas de estacionamiento deberá ser al menos de 1,5m por debajo del nivel de cota de la subrasante, pero por casos especiales del subsuelo deberán escavarse por debajo de esta profundidad o disminuir esta profundidad Las excavaciones se pueden realizar con el uso de pico, lampa y barreta La dificultad fundamental que presenta este tipo de exploración es la presencia del nivel freático, condiciones de agua subterránea y las características del suelo. En estos pozos se pueden tomar muestras alteradas y/o inalteradas.

Las calicatas o catas son una de las técnicas de prospección empleadas para facilitar el reconocimiento geotécnico, estudios edafológicos o pedológicos


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de un terreno. Son excavaciones de profundidad pequeña a media, realizadas normalmente con pala retroexcavadora. Las calicatas permiten la inspección directa del suelo que se desea estudiar y, por lo tanto, es el método de exploración que normalmente entrega la información más confiable y completa. En suelos con grava, la calicata es el único medio de exploración que puede entregar información confiable, y es un medio muy efectivo para exploración y muestreo de suelos de fundación y materiales de construcción a un costo relativamente bajo.

Es necesario registrar la ubicación y elevación de cada pozo, los que son numerados según la ubicación. Si un pozo programado no se ejecuta, es preferible mantener el número del pozo en el registro como "no realizado" en vez de volver a usar el número en otro lugar, para eliminar confusiones. La profundidad está determinada por las exigencias de la investigación pero es dada, generalmente, por el nivel freático. La sección mínima recomendada es de 0.80 m por 1 .00 m, a fin de permitir una adecuada inspección de las paredes. El material excavado deberá depositarse en la superficie en forma ordenada separado de acuerdo a la profundidad y horizonte correspondiente. Debe desecharse todo el material contaminado con suelos de estratos diferentes. Se dejarán plataformas o escalones de 0.30 a 0.40 metros al cambio de estrato, reduciéndose la excavación. Esto permite una superficie para efectuar la determinación de la densidad del terreno. Se deberá dejar al menos una de las paredes lo menos remoldeada y contaminada posible, de modo que representen fielmente el perfil estratigráfico del pozo. En cada calicata se deberá realizar una descripción visual o registro de estratigrafía comprometida.

Las calicatas permiten:


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Una inspección visual del terreno in situ.

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Toma de muestras.

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Realización de algún ensayo de campo.

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La profundidad de este tipo de reconocimiento no suele pasar de los 5 metros, aunque en casos extremos puede alcanzar los 10 metros de profundidad. La dimensión mínima en planta, indicada por la norma N.T.P., es de 75 milímetros. En determinados tipos de terreno, cuando haya personal en su interior realizando la maniobra de toma de muestras, la calicata deberá ser entibada.

DE ACUERDO AL RNE E – 050 ES NECESARIO CONOCER:

1.2.

DATOS GENERALES DE LA ZONA A EXPLORAR a) Usos anteriores del terreno (terreno de cultivo, cantera, etc.) b) Fenómenos de geodinámica externa de conocimiento del propietario o del vecindario. Que puedan de alguna manera afectar a terreno tanto en su capacidad portante, deformabilidad e integridad. c) Construcciones

antiguas,

restos

arqueológicos

u

obras

semejantes que puedan afectar de alguna manera la aplicabilidad irrestricta de las conclusiones del Estudio de Mecánica de Suelos. 1.1.1.

De los terrenos colindantes

Datos disponibles sobre estudio de mecánica de suelos efectuados


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1.1.2.

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De las edificaciones adyacentes Número de pisos incluidos sótanos, tipo y estado de las estructuras. De ser posible tipo y nivel de cimentación.

Cuando el profesional responsable lo considere necesario, deberá incluir cualquier otra información de carácter técnico relacionado con el estudio de mecánica de suelos debiendo respaldarla con la información pertinente.

1.3.

PROGRAMA DE INVESTIGACION De acuerdo el RNE E-050, se define como : a) Condiciones de frontera Tienen como objetivo la comprobación de las características del suelo, supuestamente iguales a las de los terrenos colindantes ya edificados b) Número de puntos a investigar c)

Profundidad a alcanzar en cada punto

d) Distribución de los puntos en la superficie del terreno. e) Número y tipos de muestras a extraer f)

1.4.

Ensayos a realizar “in situ” y en el laboratorio

MATERIALES Y EQUIPOS (MUESTRAS ALTERADAS E INALTERADAS)


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BARRENOS MANUALES, PICO, PALA. 6

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FLEXOMETRO, PARAFINA, RECIPIENTE METALICO (LATA)

COSTALES DE TELA, FOSFORO, BROCHA, HILO TIJERA, CUCHILLO

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LIBRETA DE CAMPO



CAMARA FOTOGRAFICA



ESTACAS


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1.5.

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PROCEDIMIENTOS a) Localizar el sitio donde se realizara la excavación, medir 0.80 m de 7

ancho y 1.20m de largo con la barreta o el pico. b) Limpiar la superficie del terreno con una pala, retirar la parte seca, suelta de suelos ol a materia orgánica superficial si estuviera presente. c) Realizar la excavación hasta 1.50m de profundidad, inicialmente se utilizara el pico o barreta luego la pala. A medida que se profundiza se pueden ir utilizando otros equipos. d) Al ir avanzando en la excavación se debe ir observando la variac ión de los estratos considerando básicamente el tamaño de las partículas y el color a un lado de l a excavación separando entre si y en el orden que se van obteniendo. e) Tomar una muestra de cada estrato en un recipiente y colocar una tarjeta de identificación. Fotografiar. f) Las muestras se envían en bolsas (costales) al laboratorio. g) Cerrar la excavación con el material antes extraído de tal manera que se coloque el suelo a como estaba en su estado natural, ósea depositando el suelo en el orden inverso a como se extrajo. Para muestras inalteradas a) Con la ayuda de un cuchillo cortar un cubo del suelo, el tamaño es de aproximadamente 0,20x0,20x0,20m y retirar del hoyo; marcar con una seña la cara del cubo que corresponde al nivel del terreno, para conocer la posición original. b) Perfilar los bordes del cubo. c) Cubrir con parafina todo el cubo del suelo, para evitar la pérdida de humedad y empaquetar debidamente para él envió al l aboratorio. d) Si la muestra v oba a ser usada pronto, necesita protección adicional a las tres capas de parafina, con una tela blanda que envuelva la muestra y asegurada con un cordel. e) Luego se sumerge la muestra en la parafina fundida, varias veces hasta alcanzar un espesor de 3mm (1/8”); siendo el espesor suficiente para garantizar la impermeabilidad de la muestra.


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Para tomar muestras integrales, ya sea de zanjas abiertas o de cortes, se sigue el siguiente procedimiento. 8

a) Localizar el sitio donde se realizara los trabajos de obtención de muestras b) Se retira la capa de despalme superficial c)

Se quita el material seco y suelto para obtener una superficie fresca de donde obtener la muestra

d) Se extiende una lona impermeable al pie del talud para recoger la muestra e) Se excava un canal vertical de sección uniforme desde la parte superior hasta el fondo, depositando el material en la lona impermeable. f)

Se recoge todo el material excavado, se coloca en una bolsa cpn su etiqueta de identificación y se envía al laboratorio.

1.6.

MUESTREO El tamaño y el tipo de muestra requerida dependen de los ensayos que se vaya a efectuar, y del porcentaje de partículas gruesas en la muestra así como de las limitaciones del equipo de ensayo a ser usado. El tamaño de las muestras alteradas en bruto, puede variar a criterio de la dirección técnica, pero sugieren, para algunos propósitos, las siguientes cantidades: 

Clasificación visual: 0,50 kg



Análisis granulométrico y constantes de suelos no granulares: 0,50 a 2,25 kg.

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Ensayos de compactación y granulometría del suelo – agregado granular: 20-40 kg.

1.7.

SECADO DE MUESTRAS Para secar la muestra se debe extender el material al solo sobre una superficie limpia también puede ser secada en una bandeja de un horno a una temperatura de 110 °C o en una estufa a fuego lento.


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CAPITULO II 2.

LIMITE LÍQUIDO

2.1 GENERALIDADES En este trabajo práctico se detalla el procedimiento a seguir para determinar el Límite Líquido de un suelo 2.2 DEFINICION

El límite líquido es el contenido de humedad, expresado en porciento del peso del suelo seco, existente en un suelo en el límite entre el estado plástico y el estado líquido del mismo. Este límite se define arbitrariamente como el contenido de humedad necesario para que las dos mitades de una pasta de suelo de 1 cm. de espesor fluyan y se unan en una longitud de 12 mm., aproximadamente, en el fondo de la muesca que separa las dos mitades, cuando la cápsula que la contiene golpea 25 veces desde una altura de 1 cm., a la velocidad de 2 golpes por segundo.

2.3

APARATOS


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



  



2.4

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Mortero de porcelana o de madera con pisón revestido con goma, de medidas corrientes. Tamiz IRAM de 420 micrones (Nº 40). Cápsula de porcelana o hierro enlozado de 10 a 12 cm. de diámetro. Espátula de acero flexible con hoja de 75 a 80 mm. de largo y 20 mm. de ancho, con mango de madera. Aparato para la determinación semimecánica (o mecánica) del límite líquido de las dimensiones y demás características indicadas en la figura Nº 1. Acanalador de bronce o de acero inoxidable de las dimensiones y demás características indicadas en la figura Nº 2. Pesa filtros de vidrio o de aluminio de 40 mm. de diámetro y de 30 mm. de altura, aproximadamente. Pobretas de vidrio Balanza de precisión con sensibilidad de 1 centigramo. Estufa para secado de muestras, regulable, que asegure temperaturas de 105-110 Cº. Elementos varios de uso corriente en laboratorio de suelos.

PREPARACIÓN DE LA MUESTRA

El ensayo se realiza sobre la muestra de suelo que pasa la malla Nº 40. Suelos finos : si se trata de suelo fino, se toma por cuarteo una porción de 400 a 500 grs. de suelo secado al aire y se lo hace pasar por la malla Nº 40. La porción retenida por este tamiz se coloca en el mortero y se desmenuza con el pisón revestido de goma. Se la tamiza y se repite la operación hasta que pase su totalidad o se evidencie que la parte retenida está constituida por partículas individuales, de tamaño mayor que la abertura del tamiz. Debe tenerse en cuenta que la operación de desmenuzar con el pisón tiene por finalidad deshacer los grumos de suelos formados naturalmente y no la rotura de partículas de arena. Se reúnen las porciones obtenidas y se mezcla cuidadosamente para obtener un material homogéneo. Suelos con material granular : si la muestra contiene material grueso, se separa ésta por tamizado a través de la malla IRAM de 2 mm. (Nº 10). Con la parte fina se procede como se indicó en el punto anterior. Si a


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pesar del desmenuzado se observa que queda material fino adherido a las partículas gruesas, éstas se ponen en maceración con la menor cantidad de agua posible y se hace pasar por el tamiz Nº 40. Se recoge el líquido que pasa, el que será evaporado a sequedad, a temperatura no mayor de 50 Cº. El residuo se desmenuza y se incorpora a las fracciones ya obtenidas mezclándose cuidadosamente para obtener un material homogéneo. 2.5

CALIBRACIÓN DEL APARATO

Verificar que el aparato de Casagrande para la determinación del límite líquido esté en buenas condiciones de funcionamiento, que el eje sobre el cual gira la cápsula no esté desgastado hasta el punto de permitir desplazamientos laterales de la misma; que los tornillos que conectan la cápsula al brazo estén apretados y que la superficie de la cápsula no presente excesivo desgaste.

La base, de 50 mm. De espesor, debe ser de ebonita o de madera dura con una placa de ebonita, de no menos de 10 mm. De espesor, firmemente encastrada en la madera.

La cápsula debe ser de bronce pulido, debe tener las dimensiones fijadas en el croquis de la fig. Nº 1 y su peso, incluido el engarce y la pestaña, debe ser de 205 grs. aproximadamente.

El acanalador que acompaña al aparato, debe ser de bronce o de acero inoxidable, con las dimensiones y demás características indicadas en el croquis de la fig. Nº 2.

La calibración mecánica del aparato es una práctica sencilla que no requerirá mayor conocimiento; bastará con el ajuste de la caída de la cápsula en 10 mm. Con el mango del acanalador, que frecuentemente cuenta con un cubito metálico destinado a tal fin. Se pondrá el excéntrico en su parte superior y ajustar los tornillos designados T en la fig.Nº 1. Efectuar los retoques necesarios


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2.5

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PROCEDIMIENTO 

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Se toman 50 o 60 grs. del material obtenido de acuerdo al punto “preparación de la muestra ” y se colocan en una cápsula especificada en “aparatos”. Se humedece con agua destilada o potable de buena calidad, dejándose reposar por lo menos durante 1 hora Posteriormente se continúa agregando agua en pequeñas cantidades, mezclando cuidadosamente con la espátula después de cada agregado, procurando obtener una distribución homogénea de la humedad y teniendo especial cuidado de deshacer todos los grumos que se vayan formando Cuando la pasta adquiere una consistencia tal que, al ser dividida en dos porciones, éstas comiencen a fluir cuando se golpea la cápsula contra la palma de la mano; se transfiere una porción de la misma a la cápsula de bronce del aparato, se la amasa bien y sea la distribuye de manera que el espesor en el centro sea aproximadamente 1 cm Con el acanalador se hace una muesca en forma tal que quede limpio el fondo de la cápsula en un ancho de 2 mm.; la muesca debe seguir una dirección normal al eje de rotación en su punto medio Se acciona la manivela a razón de 2 vueltas por segundo, y se cuenta el número de golpes necesarios para que, por fluencia, se cierren los bordes inferiores de la muesca, en una longitud de aproximadamente 12 mm. Verificar si la unión es por fluencia y no por corrimiento de toda la masa. Para esto se procura separar con la espátula los bordes unidos. Si ha habido corrimiento de toda la masa, la separación se logra fácilmente, quedando limpio el fondo de la cápsula. En cambio si ha habido fluencia, la espátula mueve únicamente la parte que ataca y el resto queda adherido al fondo de la cápsula. Se retira la porción de pasta, de peso más o menos 10 grs., de la parte en que se produjo la unión, y se coloca en un pesa filtro previamente tarado. Se pesa y se anota en la planilla. También se anotará el peso del pesa filtro, su número de identificación y el número de golpes requeridos para lograr la unión de la pasta. Se repiten estas operaciones dos o más veces, con contenidos crecientes de agua, procurando que el número de golpes requeridos para el cierre de la muesca sean, uno mayor y otro menor de 25 golpes. La pasta colocada en los pesa filtros serán llevadas en estufa hasta lograr el peso constante a una temperatura entre los 105 y 110 Cº.


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2.5 OBSERVACIONES

1. Los mejores resultados se obtienen cuando el número de golpes de los distintos puntos está comprendido entre 20 y 30. 2. Como variante simplificatoria que ahorra mucho tiempo y suministra resultados satisfactorios, se podrá utilizar el método de un sólo punto. 3. Para esto se determina un punto como el indicado en el procedimiento de ensayo y se calcula la humedad en porciento, anotando el número de golpes necesarios (N) para el cierre de la muesca, procurando que éste este comprendido entre 20 y 30. 4. Siendo H la humedad en porciento y N el número de golpes necesarios, el valor del Límite Líquido está dado por la fórmula:

LL=

H

1. 419-0.3

log



N

Que para mayor comodidad se transcriben los valores del denominador de la expresión anterior, para N comprendido entre 20 y 30.


N

1.419-0.3*log N

20

1.029

21

1.023

22

1.017

23

1.011

24

1.005

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CAPITULO III 15

3. LIMITE PLASTICO – INDICE DE PLASTICIDAD 3.1GENERALIDADES En este trabajo práctico se detalla el procedimiento a seguir para determinar el Límite Plástico y el Índice de Plasticidad de un suelo

3.1 DEFINICION Es el contenido de humedad, expresado en porciento del peso del suelo seco, existente en un suelo en el límite entre el estado plástico y el estado semi-sólido del mismo. Este límite se define arbitrariamente como el más bajo contenido de humedad con el cual el suelo, al ser moldeado en barritas cilíndricas de menor diámetro cada vez, comienza a agrietarse cuando las barritas alcanzan a tener 3 mm de diámetro

3.3 APARATOS Mortero de porcelana o de madera con pisón revestido con goma, de medidas corrientes. b) Tamiz IRAM de 420 micrones (Nº 40). o Cápsula de porcelana o hierro enlozado de 10 a 12 cm. de diámetro. o Espátula de acero flexible con hoja de 75 a 80 mm. de largo y 20 mm. de ancho, con mango de madera. Vidrio plano de 30 cm. x 30 cm., o un trozo de mármol de las o mismas dimensiones. o Trozos de alambre galvanizado redondos de 3 mm. de diámetro para ser utilizados como elemento de comparación. o Pesafiltros de vidrio o de aluminio de 40 mm. de diámetro y de 30 mm. de altura, aproximadamente. o Probetas de vidrio o Balanza de precisión con sensibilidad de 1 centigramo. para secado de muestras, regulable, que asegure o Estufa temperaturas de 105-110 Cº. k) Elementos varios de uso corriente en laboratorio de suelos. o

3.4 PREPARACION DE MUESTRA


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El ensayo se realiza sobre la muestra de suelo que pasa la malla Nº 40 Suelos finos: si se trata de suelo fino, se toma por cuarteo una porción de 400 a 500 grs. de suelo secado al aire y se lo hace pasar por la malla Nº 40. La porción retenida por este tamiz se coloca en el mortero y se desmenuza con el pisón revestido de goma. Se la tamiza y se repite la operación hasta que pase su totalidad o se evidencie que la parte retenida está constituida por partículas individuales, de tamaño mayor que la abertura del tamiz. Debe tenerse en cuenta que la operación de desmenuzar con el pisón tiene por finalidad deshacer los grumos de suelos formados naturalmente y no la rotura de partículas de arena. Se reúnen las porciones obtenidas y se mezcla cuidadosamente para obtener un material homogéneo. Suelos con material granular : si la muestra contiene material grueso, se separa ésta por tamizado a través de la malla IRAM de 2 mm. (Nº 10). Con la parte fina se procede como se indicó en el punto anterior. Si a pesar del desmenuzado se observa que queda material fino adherido a las partículas gruesas, éstas se ponen en maceración con la menor cantidad de agua posible y se hace pasar por el tamiz Nº 40. Se recoge el líquido que pasa, el que será evaporado a sequedad, a temperatura no mayor de 50 Cº. El residuo se desmenuza y se incorpora a las fracciones ya obtenidas mezclándose cuidadosamente para obtener un material homogéneo.

3.5 PROCEDIMIENTO a. Se toman 15 o 20 grs. del material obtenido de acuerdo al punto “preparación de la muestr a” y se colocan en una cápsula especificada en “aparatos”. b. Se humedece con agua destilada o potable de buena calidad, dejándose reposar por lo menos durante 1 hora. c. Posteriormente se continúa agregando agua en pequeñas cantidades, mezclando cuidadosamente con la espátula después de cada agregado, procurando obtener una distribución homogénea de la humedad y teniendo especial cuidado de deshacer todos los grumos que se vayan formando. d. Se continúa el mezclado hasta obtener que la pasta presente una consistencia plástica que permita moldear pequeñas esferas sin adherirse a las manos del operador. e. Una porción de la parte así preparada se hace rodar con la palma de la mano sobre la lámina de vidrio, dándole la forma de pequeños cilindros.


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f. La presión aplicada para hacer rodar la pasta debe ser suficiente para obtener que las barritas cilíndricas mantengan un diámetro uniforme en toda su longitud. g. La velocidad con que se manipula a la pasta haciéndola rodar debe ser tal de obtener de 60 a 70 impulsos por minuto, entendiendo como un impulso un movimiento completo de la mano hacia adelante y atrás. h. Si el diámetro de los cilindros es menor de 3 mm. y no presentan fisuras o signos de desmenuzamiento, se unen los trozos y se amasan nuevamente tantas veces como sea necesario. La operación también se repite si las barritas cilíndricas se fisuran y agrietan antes de llegar al diámetro 3 mm. En este caso se reúnen los trozos y se amasan nuevamente con el agregado de agua hasta lograr la completa uniformidad. i. El ensayo se da por finalizado cuando las barritas cilíndricas comienzan a fisurarse y agrietarse al alcanzar los 3 mm. de diámetro, punto que resulta fácil de establecer comparándolas con los trozos de alambre. j. Las barritas cilíndricas colocadas en los pesafiltros serán llevadas en estufa hasta lograr el peso constante a una temperatura entre los 105 y 110 Cº.

3.6CALCULOS La humedad porcentual correspondiente al Límite Plástico de un suelo se calcula con la fórmula:

P1= peso del pesafiltro más las barritas de suelo húmedo P2= peso del pesafiltro más las barritas de suelo seco P3= peso del pesafiltro INDICE DE PLASTICIDAD. El índice de plasticidad de un suelo es la diferencia numérica entre los valores del límite líquido y el límite plástico del mismo. Es decir: Ip = LL – LP Observaciones


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Si el suelo presenta características de plasticidad bien definidas, se amasa el suelo con un contenido de humedad que satisfaga las condiciones establecidas en el ensayo de límite plástico y se ejecuta éste. Luego se agrega más agua a la pasta restante en la cápsula y se realiza el ensayo de límite líquido. Si el suelo tiene poca plasticidad, se realiza primeramente el ensayo de límite líquido y de inmediato con la pasta restante se ejecuta el ensayo de límite plástico. Si el suelo no tiene plasticidad pero si límite líquido, se determina éste y se indica Ip =0. Este caso se presenta cuando al intentar formar la barrita cilíndrica, ésta se rompe antes de alcanzar el diámetro de 3 mm. Si el suelo no tiene plasticidad ni tampoco puede determinarse el valor de límite líquido, se indica entonces sin límite líquido, NP


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CAPITULO IV 19

4. LAVADO SOBRE TAMIZ Nº 200 4.1 EQUIPOS o o

o o o o o

Cápsula de evaporación Balanza Analítica con capacidad de 200 gr y sensibilidad 1 cg. Tamiz Nº 200 Agitador de suelos Estufa 105 ºC Mortero mano de goma Agente difusor (agua)

4.2 PROCEDIMIENTO o

o o

o

o

o

Tomar aproximadamente 100 gr de muestra. Hallar su humedad para calcular el peso seco de la muestra (Ws). Cubrirla con agua y dejar en reposo 24 horas (Maceración). Llevar la solución al agitador y agitar aproximadamente 10 min. Agregar agua adicional si es necesario. Poner el tamiz en la pileta y volcar sobre él la solución. Hacer circular agua revolviendo suavemente con los dedos. El material fino que pasa no necesita ser recuperado. Continuar hasta que el agua de lavado salga limpia. Transferir el suelo retenido a una cápsula. Sacar el agua limpia de la cápsula y colocar ésta en la estufa. Pesar el residuo las 24 hs y de esa manera obtenemos el peso de la cápsula más el suelo seco retenido

4.3 RESULTADOS Para facilitar la obtención de resultados, se confecciona la siguiente tabla modelo que figura a continuación


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CAPITULO V

5. GRANULOMETRIA 5.1GENERALIDADES 

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La granulometría del agregado es la distribución por tamaño de partículas, expresadas en porcentaje del peso total. La misma se determina a través de una serie de tamices apilados, con aberturas que se hacen progresivamente más pequeñas, y el pesaje del material retenido en cada uno de ellos. El estudio de la distribución granulométrica de los suelos es uno de los métodos de evaluación de los agregados. Dado que la selección de los agregados para el uso en obras civiles en general (y en especial para las obras viales) depende de la disponibilidad, costo y calidad del material, es fundamental determinar la conveniencia de usar un determinado tipo de agregado evaluando su calidad a través de distintos métodos (Resistencia al desgaste, absorción, forma de las partículas, tamaño, granulometría, etc.). La granulometría de los agregados es controlada por especificaciones, las cuales prescriben la distribución por tamaño de partículas que deberá cumplir un agregado en particular. Los agregados son descriptos, a veces, en base a su granulometría (Por ejemplo, cerrada, abierta, uniforme, gruesa, fina, etc.). Estas especificaciones han sido desarrolladas debido a la necesidad de controlar la calidad de los materiales a utilizar en la obra, lograr una óptima utilización de los materiales locales disponibles y reducir los costos. Con el nombre de análisis mecánico, se conoce al conjunto de métodos para la separación de un suelo en diferentes fracciones,


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según sus tamaños. Dos métodos merecen especial atención: El cribado por mallas y el análisis de una suspensión del suelo con hidrómetro (Densímetro). El primero se usa para obtener las fracciones correspondientes a los tamaños mayores del suelo hasta la malla N º 200 (0.074 mm). La muestra se hace pasar sucesivamente a través de un juego de tamices de aberturas descendentes. Pero el método se dificulta cuando la abertura de éstos es pequeña y para el cribado de malla N º 100 y 200 suele requerir agua para ayudar el paso de la muestra (procedimiento de lavado). Menores tamaños de suelo, se analizan a través del método del hidrómetro, el cual se basa en la ley de Stokes, y proporciona una relación entre la velocidad de sedimentación de las partículas de suelos en un fluido y el tamaño de las mismas. El rango de aplicación de éste método va desde tamaños menores que 0.2 mm (en tamaños mayores, las turbulencias provocadas por las partículas alteran la ley de sedimentación) pero mayores que 0.2 micras (por debajo de este límite, la partícula se afecta por el movimiento Browniano y no sedimenta)

5.2 EQUIPOS NECESARIOS 1.

2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Un hidrómetro graduado para medir pesos específicos relativos, calibrado a 20 º C Una balanza con 800 gr de capacidady aproximación de 0,1 gr Un batidor mecánico Una probeta de 1000 cm3 Recipientes para evaporar Un termómetro Un desecador Un juego de tamices de las usuales del U.S. Bureau of Standards (sólo se utilizarán los que se señalan con asterisco)

Número 4" 2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 1/4" 4


Abertura de tamiz (mm) 101.6 50.8 25.4 19.1 12.7 9.52 6.35 4.76

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6 8 10 12 16 20 30 40 50 60 70 100 140 200

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3.36 2.38 2* 1.68 1.19 0.84 0.59 1.420 * 0.297 0.250 0.210 0.149 * 0.105 0.74 *

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5.3 PROCEDIMIENTO  

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Secar la muestra en horno y pesarla. Los finos deberán separarse por decantación para lo cual se deberá llenar una probeta con agua destilada a temperatura ambiente, un poco por debajo de la marca de 1000 cm3, para después añadir un agente dispersor (defloculante) Colocar la muestra en un evaporador y agregar 150 cm3 de la solución anterior Retirar a mano todas las partículas mayor es que ¼” (6.35 mm), lavándolas en el evaporador hasta que queden bien limpias. Estas partículas más grandes se colocarán en otro evaporador Lavar la muestra que haya quedado durante uno o dos minutos y pasar esta suspensión a otra probeta de 1000 cm3 cuidando de no perder material Añadir otros 100 cm3 de la primera probeta al evaporador y repetir la etapa anterior varas veces hasta tener la seguridad de que los gruesos del recipiente están bien limpios. Secar las partículas mayores que ¼” (6.35 mm) retiradas en la etapa 4), en horno, hasta masa constante, a 110 º C 5 º C Pasar el agua que haya quedado en la primera probeta a la segunda (que contiene los finos en suspensión) hasta completar los 1000 cm3, para realizar la prueba del hidrómetro. Antes de iniciar el ensayo se debe calibrar el hidrómetro y realizar la corrección por menisco para afectar las lecturas con el coeficiente obtenido. Pesar la muestra con su contenido natural de agua.


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Añadir agente dispersor (defloculante) y agua destilada al suelo y mezclar hasta obtener una pasta (La cantidad de defloculante, dependerá de la cantidad de muestra y de su contenido de humedad)  Reposar la mezcla varias horas, para que actúe el defloculante  Colocar la muestra en un batidor mecánico y mantenerla allí por 15 minutos  Realizar la corrección por el cambio en la densidad del agua destilada por adición del defloculante  Colocar la suspensión de suelo en una probeta graduada de 1000 cm3, agregando agua hasta completar exactamente 1000 cm3  Agitar la probeta vigorosamente durante 1 minuto, invirtiéndola, tapada con la mano  Colocar la probeta sobre una mesa y echar a andar un cronómetro introduciendo el hidrómetro y sujetándolo un poco por debajo de su nivel de flotación para después dejarlo libre  El hidrómetro permanecerá en flotación alrededor de 2 minutos. Se deberán hacer lecturas en períodos de 1/2, 1 y 2 minutos.  Retirar suavemente el aparato, lavarlo y secarlo.  Siguiendo el mismo procedimiento se deberá realizar lecturas a los 4, 8, 15 y 30 minutos, una, dos y cuatro horas y después una o dos veces por día. La introducción y extracción del hidrómetro deberá hacerse muy suavemente.  Medir la temperatura media durante todo el período de prueba cuidando que no se produzca calentamiento de la suspensión ya que la misma no debe diferir en 2 º C entre dos ediciones consecutivas, para garantizar que la determinación del diámetro equivalente de la partícula no tenga un error mayor que un 2 %  Al concluir la prueba, determinar el peso seco del suelo contenido en la suspensión, pasando ésta a un evaporador hasta que pierda agua los porcentajes obtenidos  Calcular refiriéndolos al total de la muestra  Retirar del horno la fracción gruesa separada en la etapa 7), enfriarla en un desecador y pesarla  Colocar los tamices en el vibrador mecánico o zaranda, dispuestos en orden decreciente de tamaño, incluyendo tapa y fondo recibidor.  Colocar la fracción gruesa en el tamiz de mayor abertura de la serie de tamices que cumpla con las especificaciones del material en estudio. durante 20 minutos como primera tentativa.  Zarandear Continuando, previa pesada del material retenido en los tamices, durante 10 minutos más cada vez, hasta comprobar masa constante. 


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Separar el juego de tamices del vibrador mecánico y pesar individualmente al 0,1 g, el retenido sobre cada uno de los tamices y el contenido del fondo recibidor. Debe cuidarse que no queden partículas adheridas en los entramados de las mallas. Calcular los porcentajes retenidos parciales, referidos al peso total de la muestra.

5.4 CÁLCULO Y REPRECENTACION DE RESULTADOS La tabla de datos a utilizar para realizar el análisis de tamizado así como la representación de la distribución granulométrica serán las mismas que se utilizan en el Trabajo de Clasificación de suelos


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CONCLUSIONES 1. Recopilando toda esta información mostrada en la investigación monográfica se concluye la importancia del empleo de calicatas o pozos a cielo abierto dentro de la ingeniería civil ya que el estudio del suelo es determinante para la fundación de estructuras en tod o tipo de obras, el mínimo conocimiento necesario para realizar una calicata nos permitirá obtener las muestras deseadas del suelo para los distintos ensayos dentro del estudio de la mecánica de suelos y cimentaciones.


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RECOMENDACIONES 1. Se recomienda al emplear esta técnica de calicata o pozo a cielo abierto tener en cuenta todos los factores antes vi sto para prevenir inconvenientes dentro de la realización de esta técnica de exploración directa. 2. Se recomienda seguir todos los pasos mencionados para realizar calicatas y para la obtención de muestras.


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BIBLIOGRAFIA

1. MINISTERIO DE TRANSPORTES Y COMUNICACIONES, Manual de Ensayos de Materiales –EM-2000

2. MINISTERIO DE TRANSPORTES Y COMUNICACIONES, Manual de Carreteras: Suelos, Geología, Geotécnica y pavimentos, Sección: Suelos y Pavimentos 2014

3. REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES, Norma E -050 (Suelos y Cimentaciones).

4. NORMA TECNICA PERUANA NTP 339.150 – 2001, SUELOS. Descripción e identificación de suelos, Procedimiento Visual – manual.

5. NORMAP TECNICA: CE 0.10 Pavimentos Urbanos; CE 0.20 Estabilización de Suelos y Taludes.

6. JOSEPH E BOWLES (1980) Manual de Laboratorio de suelos en Ingeniería Civil, Editorial Mc Graw Hill Latinoamérica S.A. Bogotá, Colombia.

7. UNIVERSIDAD PERUANA LOS ADES (2007). “Manual de Taller Técnico N°9Mecánica de suelos: Toma de muestras“, Huancayo, Perú.

WEBGRAFIA -http://www.mtc.gob.pe -http://www.gmcingenieria.com -http://www.geotecniaconsultores.com -http://www.slideshare.net


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ANEXOS


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Monografia - Mecanica de Suelos i(Zanjas y Calicatas)

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