SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUPERIOR DIRECCIÓN GENERAL DE EDUCACIÓN SUPERIOR TECNOLÓGICA
INSTITU INSTITUTO TO TECNOL TECNOL GICO DE OAXACA
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE OAXACA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA TIERRA
MEC MEC NICA NICA DE SUEL SUELOS OS 1
REPOR EPORTE TES S DE DE PR PR CTIC CTICA AS DE DE LABORATORIO PRESENTA:
VALDIVIESO MÉNDEZ DAVID IRVIN
OAXACA DE JUÁREZ, OAXACA A 03 DE DICIEMBRE DEL 2013.
MECÁNICA DE SUELOS I PRÁCTICA Nº 1: “EXPLORACIÓN Y MUESTREO” OBJETIVO Conocer los diferentes tipos de métodos existentes para la exploración del suelo, así como el tipo de muestra que nos brinda cada método para la identificación en el laboratorio de las propiedades índice y mecánica de los suelos.
INTRODUCCIÓN Para determinar las propiedades de un suelo en laboratorio es preciso contar con muestras representativas de dicho suelo. Un muestreo adecuado y representativo es de primordial importancia, pues tiene el mismo valor que el de los ensayes en sí. Resultan así estrechamente ligadas las dos importantes actividades, el muestreo de los suelos y la realización de las pruebas necesarias de laboratorio. Ocurre así un círculo vicioso, que suele resolverse recurriendo a la ayuda de programas preliminares de exploración y muestreo. En general, se tendrán dos tipos de sondeos: preliminares y definitivos, cada uno con sus métodos propios de muestreo. Las muestras pueden ser de dos tipos: alteradas o inalteradas. Se dice que una muestra es alterada cuando no guarda las mismas condiciones que cuando se encontraba en el terreno de donde procede, e inalterada en caso contrario.
DESARROLLO M ÉT ÉT O D O S D E S O N D E O S P R E L I M I N A R E S .
Son procedimientos simples y económicos, mediante los cuales debe procurar adquirirse una información preliminar suficiente respecto al suelo, información que, con ayuda de pruebas de clasificación, tales como granulometría y límites de plasticidad, permita formarse una idea clara de los problemas que se han de esperar en un caso particular. Este conocimiento permite a su vez programar en forma completa las pruebas necesarias para la obtención del cuadro completo de datos del proyecto. Dentro de los métodos de sondeos preliminares se encuentran los siguientes:
Pozo a cielo abierto con muestreo alterado o inalterado. Cuando este método sea practicable debe considerársele como el más satisfactorio para conocer las condiciones del subsuelo, consiste en excavar un pozo de dimensiones suficientes para que un técnico pueda directamente bajar y examinar los diferentes estratos del suelo en su estado natural, así como darse cuenta de las condiciones precisas referentes al agua contenida en el suelo. Deben cuidarse los criterios para distinguir la naturaleza del suelo “in situ” y la
modificada por la excavación. Se recomienda llevar un registro completo de las condiciones durante la excavación.
En estos pozos se pueden tomar muestras alteradas o inalteradas de los diferentes estratos encontrados. Las muestras alteradas son simplemente porciones de suelo que se protegerán contra pérdidas de humedad introduciéndolas en frascos o bolsas emparafinadas. Las muestras inalteradas deberán tomarse con precauciones, labrando la muestra en una oquedad en la pared del pozo. La muestra debe protegerse contra pérdidas de humedad envolviéndola en una o más capas de manta debidamente impermeabilizada con brea y parafina. Equipo, h erramienta y materiales. materiales.
Picos, palas, barretas, cuchillos labra-muestra, espátulas, machetes, manta de cielo, parafina, brea, costales costales o cajones, brocha, tarjetas de identificación identificación de muestras Procedimiento
En el caso de materiales en los que es imposible labrar muestras inalteradas deberá efectuarse una inspección visual y enviar muestras en bolsas de lona o bolsas de papel parafinado en laboratorio, para ser inspeccionadas inspe ccionadas y efectuar en ellas algunos ensayos de clasificación. Las muestras inalteradas es más conveniente obtenerlas de las paredes de excavación pues en el fondo es generalmente alterado por los trabajadores. 1. Se marca un cuadro cuadro de aproximadamente 25 cm. por lado en una de las paredes de la excavación. 2. Se excava cuidadosamente alrededor alrededor del perímetro perímetro marcado, conservando solo la cara inferior. 3. Con todo cuidado cuidado se recorta el terreno por la base de la muestra para desprenderla. Debe marcarse cuál es la cara inferior de la misma con objeto de que al ensayarla se le dé una posición igual a la que tenía en el terreno. 4. La muestra debe debe ser inmediatamente inmediatamente cubierta cubierta con una o dos capas de una mezcla mezcla de parafina y brea previamente preparada en caliente (1 parte de brea y 2 de parafina). 5. Después debe cubrirse cubrirse la muestra con manta de cielo y volver aplicar otra capa de mezcla de brea-parafina, teniendo cuidado de co locarle una etiqueta dentro de esta cubierta protectora y otra por el e l exterior. 6. Se coloca la la muestra en un cajón de dimensiones dimensiones mayores y se empaca con aserrín, papel o hierba para protegerla contra golpes durante el transporte.
Posteadora, barreno helicoidal. Este tipo de exploración nos brinda muestras m uestras alteradas que nos dan una información preliminar de las características del suelo en formaciones geológicas suaves. También se
emplea para determinar la profundidad del nivel freático, profundizar excavaciones a cielo abierto y limpiar los sondeos que se efectúen por otros métodos. Procedimiento
Generalmente con un pico y una pala de inicia un pequeño agujero para poder introducir la herramienta en él y por medio me dio de giros aplicados por uno o dos hombres h ombres en el maneral de hace avanzar la herramienta en el terreno, quedando aprisionada la muestras entre las hojas de lamina curvadas. La muestra obtenida se coloca en los frascos, los cuales se sellan con una mezcla de parafina y brea colocándoles las etiquetas respectivas. Este procedimiento de repite para avanzar dentro del pozo agregando tramos de tubería. En materiales sin cohesión abajo de l nivel freático, la porteadora y barreno se lavan, no obteniéndose la muestra.
Barrenos helicoidales y posteadora. Sondeo de penetración estándar. La prueba de penetración estándar es aquella que consiste en hincar un muestreador en el terreno, una cierta cantidad a partir de un número de golpes, con el fin de correlacionar su capacidad de carga. Es quizá el que rinde mejores resultados en la práctica y proporciona información más útil en torno al subsuelo y no sólo a descripción. El equipo necesario para aplicar el procedimiento consta de un muestreador especial o penetrómetro estándar de dimensiones establecidas. El penetrómetro suele ser de media caña, para facilitar la extracción de la muestra que ha ya penetrado en su interior; se enrosca en la tubería de perforación y la prueba consiste en hacerlo penetrar a golpes dados por un martinete de 63.5 kg (140 lb) que cae d esde 76 cm (30 in), contando el e l número de golpes necesario para lograr una penetración de 30 cm (1 pie). En cada avance de 60 cm debe retirarse el penetrómetro, removiendo al suelo de su interior, el cual constituye la muestra. La utilidad e importancia de éste método radican en las correlaciones que se pueden sacar para relacionar aproximadamente otros factores importantes. El criterio que se puede tomar para determinar la profundidad del sondeo: (Numero de niveles x 2) +1 = x metros.
Una vez instalado el equipo y ubicado el primer punto se d a inicio al sondeo. Con la ayuda del martinete que en este caso era manipulado por una persona se hinco el muestreador en los primeros 60 cm.; debido a la alteración que llega a tener la muestra, no se cuentan los golpes al penetrar los primeros y los últimos 15 cm. del tubo, únicamente los 30 cm. intermedios, por lo que una persona era la encargada de marcar estas medidas y de contabilizar los golpes dados por el martinete. Después de haber introducido el muestreador en los primeros 60 cm. se extrae con la ayuda de un malacate desatornillándolo de la barra de perforación, con la ayuda de las llaves stillson se procedió a abrir el muestreador de media caña quedando dividido en dos partes (figura 2); la muestra obtenida se deposito en una bolsa de plástico con su respectiva tarjeta de identificación (figura 3). Para continuar el sondeo se acopla un segundo tubo pa rtido que se hizo descender hasta que tocara el fondo, una vez que toco el fondo se marco los 15 cm., 30 cm. y 15 cm. en la barra de perforación y, seguidamente, a golpes se introduce los primeros 15 cm. dentro del suelo posteriormente los 30 cm. y finalmente los 15 cm., contabilizando los golpes dados respectivamente. Nuevamente se retira el tubo muestreador y se repite la operación, pero en este caso lo que pude observar es que desechaban una porción de la muestra que quedaba en la parte superior del muestreador, esto se ha ce ya que al momento de retirar el muestreador m uestreador quedan restos del suelo en el fondo de la muestra anterior, por lo que es necesario desechar esa pequeña porción y lo demás depositarlo en la bolsa de plástico con su respectiva identificación. Se procede a repetir la misma secuencia ya antes mencionada las veces que sea necesario hasta llegar a la profundidad deseada.
Sondeo de penetración cónica. Penetración cónica dinámica Consiste en hacer penetrar una punta cónica en el suelo y medir la resistencia que el suelo ofrece. Existen diversos tipos de conos: co nos: Dependiendo del procedimiento para hincar los cono s en el terreno, estos m étodos se dividen en estáticos y dinámicos. En los primeros la herramienta se hinca a presión, medida en la superficie con un gato apropiad o; en los segundos el hincado se logra a golpes go lpes con un peso que cae. Procedimiento.
En el caso de que se trabaje sin ademe, se conecta el penetrómetro pene trómetro a las varillas de perforación y se introduce en el terreno contando los golpes por cada 30 cm. de penetración conforme se avanza en profundidad requerida, haciendo la aclaración que cualquier obstáculo pueda impedir el avance de la herramienta. De los datos de esta prueba se obtiene una grafica de número de golpes contra profundidades, las que nos da una idea de las características mecánicas del suelo. Este procedimiento adolece del defecto de no tomar en cuenta la fricción desarrollada a lo largo de las barras de perforación, por tal motivo se mejora usando ademe.
Las ventajas de la penetración cónica sin ademe son: La rapidez con que se efectúa la perforación y la obtención de un registro continuo a lo largo de la misma, siendo muy conveniente para tener una idea de los problemas que pueden esperarse y programar sondeos definitivos. También es muy útil cuando se trata de localizar la profundidad de los estratos resistentes. Cuando se encuentran estratos de grava localizados por otro tipo de exploración es conveniente introducir este tipo de penetrómetro en ellas pues proporciona el dato valioso de su compacidad, evitando al mismo tiempo el deterioro de las otras herramientas de perforación. En general se puede decir que estas pruebas son útiles en zonas cuya estratigrafía sea ya ampliamente conocida a priori y cuando se desee simplemente obtener información de sus características en un lugar especifico; pero son pruebas que presentan problemas en la interpretación de lugares no explorados previamente.
a) Tipo Danés b) Tipo Holandés c) Tipo para ensaye dinámico d) Tipo de inyección
M ÉT O D O S D E S O N D E O S D E F I N I T I V O S .
Tienen por objeto rendir muestras inalteradas en suelos, apropiadas para pruebas de compresibilidad y resistencia y muestras de roca, que no pueden obtenerse por los métodos preliminares. En ocasiones, cuando estas muestras no se requieran, los procedimientos preliminares que rinden muestras representativas, pueden llegar a considerarse como definitivos, en el sentido de no ser necesaria exploración posterior para recabar las características del suelo; sin embargo, cuando los datos obtenidos lleven a pensar que puedan existir problemas en los asentamientos o falta de adecuada re sistencia al esfuerzo cortante, se hará necesario recurrir a los métodos definitivos.
Sondeo con tubo de pared delgada. Se debe a M. J. Hvorslev un estudio sobre el muestreo con estos tubos. Muestreadores de este tipo existen en muchos modelos y, es frecuen te que cada institución especializada desarrolle el suyo propio, se usan actualmente en forma prácticamente única en suelos cohesivos.. Hincando el tubo a presión, a velocidad constante y para un cierto diámetro del tubo, el grado de alteración depende de la llamada “relación de áreas”. En ocasiones y suelos muy blandos o con alto contenido de agua, los muestreadores no logran extraer la muestra, esto se evita hincando el muestreador lentamente y, dejándolo en reposo un cierto tiempo antes de proceder a la extracción. En arenas, sobre todo las situadas bajo el nivel freático, es necesario añadir aditivos que doten a la muestra de cohesión. Procedimiento
Se hinca el muestreador utilizado en el terreno, usando el gato hidráulico de la perforadora, procurando que el hincado sea rápido y s velocidad constante, haciéndose necesario tener bien anclada la maquina al terreno. Después de extraer la muestra, se limpia el fondo del pozo para evitar que existan sedimentos que se introduzcan en el muestreador y disminuyan el porcentaje de recuperación de la muestra, ya sea por medio de la porteadora, con cuchara, o bien por medio de inyección de agua. Si la perforación se profundiza a mas de 10 m. y el tipo de arcilla es muy blanda se hace necesario ademar las paredes ya sea por medio de lodos o bien con tubería; cuando esta se trata, se deberá introducir hasta una profundidad inferior a la de la cota donde se obtendrá la muestra, esto con el propósito de no alterar el terreno con el hincado a golpes del citado ademe. En todo el proceso se deberá de mantener el pozo lleno de agua. Si la arcilla es muy blanda, del tipo bentoníticas, el agujero dejado por el saca muestras puede expandirse en forma tan rápida que resulte necesario ademar por debajo de la cota donde se obtendrá la muestra, caso contrario donde las arcillas son m edianamente compactas. La razón principal de tomar muestras no alteradas es obtener datos sobre la consistencia de los suelos en el estado natural en que se encuentra, debe evitarse toda alteración innecesaria de la misma, por parte del tubo muestreador, ya que está demostrado que el grado de alteración de una muestra con un diámetro dado , aumenta muy rápidamente con el espesor de las paredes del tubo muestreador; por ello las paredes deben ser lo más delgadas posibles, aunque lo suficientemente fuertes para aguantar la resistencia que el suelo ofrezca a la penetración sin que se produzca la deformación del tubo muestreador.
Muestreadores de tubo de pared delgada a) Tipo Shelby b) De pistón c) Dispositivo de hincado por presión de un diferencial
Sondeo rotativo para roca. Cuando un gran bloque o estrato rocoso aparezcan en la perforación se hace indispensable recurrir al empleo de máquinas perforadoras a rotación, con broca de diamantes o de tipo cáliz. En las primeras, en el extremo de la tubería de perforación va colocado un muestreador especial, llamado de “corazón”, en cuyo extremo inferior se acopla una broca
de acero duro con incruistaciones de diamante industrial, que facilitan la perforación. En las segundas, los muestreadores son de acero duro y la penetración se facilita por medio de municiones de acero que se echan a través de la tubería hueca hasta la perforación y que actúan como abrasivo. Las velocidades de rotación son variables, de acuerdo con el tipo de roca a atacar. A causa del calor desarrollado por la fricción, es indispensable inyectar agua fría de modo continuo. También es necesario ejercer peresión vertical sobre la broca, a fin de facilitar su penetración.
M ÉT O D O S G E O F ÍS I C O S
Son desarrollados principalmente con el propósito de determinar las variaciones en las características físicas de los diferentes estratos del subsuelo o los contornos de la roca basal que subyace a depósitos sedimentarios. Los métodos son rápidos y expeditos y permiten tratar grandes áreas, pero nunca proporcionan suficiente información para fundar criterios de finitivos de proyecto. En el caso de estudios para cimentación no se pueden considerar adecuados.
Método sísmico. Se funda en la diferente velocidad de propagación de las ondas vibratorias de tipo sísmico a través de diferentes medios materiales. Esencialmente el método consiste en provocar una explosión en un punto determinado del área a explorar usando una pequeña carga de explosivo, usualmente nitroamonio. Por la zona a explorar se sitúan registradores de ondas (geófonos), separados entre sí de 15 a 30 m. la función de los geófonos es captar la vibración, que se transmite amplificada a un oscilógrafo central que marca varias líneas, una para cada geófono. Suponiendo una masa de suelo homogénea que yazca sobre la roca basal, unas ondas llegan a los geófonos viajando a través del suelo a una velocidad determinada, dependiendo del material y el ángulo de incidencia, las ondas son refractadas.
Esquema del dispositivo para exploración geofísica por el método sísmico.
Método de resistividad eléctrica Se basa en el hecho de que los suelos, dependiendo de su naturaleza, presentan una mayor o menor resistividad eléctrica cuando una corriente es inducida a su través.
CONCLUSIÓN La mayoría de las obras se ingeniería civil se realizan sobre suelos muy variados, que ha obligado a los ingenieros a determinar, previamente, la resistencia mecánica de los suelos, a consolidarlos o a contenerlos. Solo los sondeos permiten llegar económ icamente a estos resultados y su técnica se ha desarrollado en este sentido. Con la realización de este trabajo podemos darnos una idea de los diferentes métodos de exploración y muestreo de los suelos existentes, asumiendo el ingeniero civil la responsabilidad de realizar un programa de exploración tomando en cuenta cual es el método más conveniente de acuerdo a la información preliminar que se tenga del terreno y de la importancia de la obra a ejecutar. Cabe mencionar que es en el laboratorio de mecánica de sue los donde se obtienen los datos definitivos necesarios para poder tomar una decisión adecuada en la ejecución de cualquier obra, por eso es de vital importancia conocer los diferentes tipos de métodos de muestreo y el tipo de muestra que nos brinda cada sondeo (alterada o inalterada), por que de esto va a depender la información que nos pueda brindar las diversas pruebas de laboratorio (propiedades índice y mecánica). Esta serie de pruebas deben de arrojar datos firmes, seguros y abundantes respecto al suelo con el que se esté tratando, el conjunto de estos datos nos brinda una concepción razonablemente exacta de las propiedades físicas del suelo que han de ser consideradas en el análisis para el diseño de las cimentaciones de cualquier obra.
BIBLIOGRAFÍA Juárez, Badillo y Rodríguez, Rico. Mecánica de Suelos Tomo I. Limusa. Martínez cruz, Alfredo I. Exploración, muestreo y ensayes de suelos. I.P.N. “Perforación y sondeos del suelo para obras de ingeniería civil”. SECRETARIA DE OBRAS
PÚBLICA.
MECÁNICA DE SUELOS PRÁCTICA 2: “DETERMINACIÓN DE CO NTENIDO DE AGUA DE UN SUELO”
OBJETIVO Determinar la cantidad de agua que posee una muestra con respecto al peso seco de la misma.
INTRODUCCIÓN El contenido de agua o humedad de un suelo es la relación del peso del agua contenida en ella y el peso de su fase sólida. El peso específico es una propiedad índice que debe determinarse a todos los suelos, debido a que este valor interviene en la mayor parte de lo s cálculos relacionados con la mecánica de suelos. En forma relativa, con los di versos valores determinados en el laboratorio, podemos clasificar algunos materiales.
MATERIAL Y EQUIPO -Balanza. -Termómetro. -Pipeta. -Brocha. -Vaso de precipitado. -Cuchara. -Vidrio de reloj. -Matraz de cuello largo con una capacid ad de 500ml de fondo plano.
PROCEDIMIENTO Prueba 1. Determinación del contenido d e humed ad.
En una capsula proporcionada por el laboratorista se encontraba el material a analizar, que es una muestra representativa y del cual vamos a determinar el contenido de agua presente en este. Lo primero que hicimos fue pesar la capsula que contenía el material húmedo (figura 1), una vez obtenido el peso se vacía el material en la charola para posteriormente ponerlo a calentar (figura 2) y así para eliminar la humedad del material.
Figura 1
Figura 2
Con la ayuda del vidrio de reloj checamos que el material haya perdido totalmente la cantidad de agua que poseía, observando si se empaña o no el vidrio (figura 3), esto se hace para evitar que el material se sobrecaliente y este se calcine provocando que pierda peso.
Figura 3
Cuando el vidrio de reloj ya no se empañe se deja de calentar el material dejándolo enfriar por un momento (figura 4) para proseguir a verterlo a la capsula nuevamente con la ayuda de papel periódico (figura 5) y pesar el material ya seco (figura 6), procurando no p erder material durante este proceso. Figura 4
Figura 5
Figura 6
CÁLCULOS Y RESULTADOS
=
−
Peso de la capsula: 28.2 gramos Peso de la capsula mas el material húmedo: 163.5 gramos Peso de la capsula más el material seco: 157 gramos
=
135.3 gr. −128.8 gr. 128.8 gr.
x 100 = .%
Prueba 2. Determinación del peso específico relativo de los sólidos
En esta prueba lo primero que hicimos fue calibrar el matraz, para esto el matraz debe de estar limpio por lo que tuvimos que lavarlo perfectamente con agua y detergente. La calibración consiste en llenar con agua el matraz hasta la marca de aforo (figura 7), para que el menisco descansara sobre la marca de aforo nos auxiliamos con la pipeta (figura 8), posteriormente se tomó la temperatura (figura 9) y se obtuvimos el peso del matraz con el agua
(figura 10). Figura 7
Figura 8
Figura 9
Figura 10
Luego retiramos un poco de agua del matraz y vertimos el material (figura 11), en este caso tomamos un poco del material seco que obtuvimos en la prueba anterior, pero antes de verter el material tuvimos que pesarlo. Después de vaciar el material se pone a calentar para eliminar el aire presente en el matraz (figura 12).
Figura 11 Figura 12
Esperamos a que se enfriara un poco el matraz (figura 13) para después poder enfriarlo de golpe en una cubeta con agua (figura 14).
Figura13
Figura 14
Vertimos más agua hasta volver llenar el matraz hasta la marca de aforo (figura 15), procurando que el menisco descansara sobre la marca (figura 16).
Figura 15
Figura 16
Por último pesamos el matraz y registramos los datos obtenidos (figura 17).
Figura 17
CÁLCULOS Y RESULTADOS Calibración del matraz
Temperatura: 20.5 °C Peso del matraz con agua: 675.5 gramos D e n s i d ad d e s ó l i d o s
Ss =
=
Ws + −
Donde: Ws: Peso de los sólidos. Vs: Volumen de los sólidos. Wmwf: Peso del matraz aforado. Wmwfs: peso del matraz aforado con sólidos.
Sustituyendo valores obtenidos en la práctica:
Peso de la capsula: 28.2 gramos.
Peso seco del material con la capsula: 119 gramos.
Peso del material después de calentar: 733.1 gramos.
Ws: 119 gr. – 28.2 gr.: 90.8 gramos. Wmwf: 675.5 gramos. Wmwfs: 733.1 gramos.
Ss =
90.8 gramos (90.8 + 675.5 − 733.1
= .
CONCLUSIÓN Con esta práctica pude aprender a obtener la cantidad de agua que puede poseer un suelo, además de obtener el peso específico relativo de los sólidos. Que me servirá más adelante porque relacionando el contenido de humedad, el peso especifico relativo de los sólidos y el peso volumétrico natural podremos calcular cualquier relación gravimétrica y volumétrica que se desee, tomando en cuenta el estado del material ya sea seco, parcialmente saturado o saturado.
MECÁNICA DE SUELOS PRACTICA 3: “DETERMINACIÓN DE LA COMPOSICIÓN GRANULOMÉTRICA DE UN SUELO” OBJETIVO Determinar los tamaños de las partículas que constituyen un suelo.
INTRODUCCIÓN El análisis granulométrico de un suelo, consiste en separar y conocer los porcentajes de cada tamaño. Conocida la composición granulométrica del material se le representa gráficamente para formar la curva, e interpretarla.
MATERIAL Y EQUIPO -Bascula de 125 kg de capacidad. -Mallas del No. 3/8, ½, ¾, 1, 11/2, 2, 4, 10, 20, 40, 60, 100,200 -Cucharón de lámina galvanizada. -Pala. -Cubo o tara de volumen y peso conocido.
vol.= 9.100 lt.
Peso= 4.80 kg.
-Rasero. -Brocha de Ixtle. -Cepillo de cerdas. -Escoba.
PROCEDIMIENTO Se toma una muestra del suelo a analizar para esto se debió de haber hecho el secado y la disgregación de los grumos que pudiera obtener la muestra.
1. Primero se limpia o se barre el lugar donde se colocara la muestra esto para que no se contamine.
2. Después se toma la muestra con la pala y se deja caer a unos 20 cm de altura, en forma circular, de manera que vaya formándose un cono.
3. Se trunca.
4. Se hace el cuarteo y con el cepillo se barren las partículas finas de suelo
5. Se llena la tara en forma de cono y se enrasa
6. Se pesa la tara con la muestra y se determina el peso de la muestra
Peso de la tara con la muestra= 17.50 kg Peso de la muestra= Ptm-Pt = 17.50-4.80 = 12.7 kg.
GRANULOMETRIA GRUESA
Instrumentos: MALLAS, CHAROLAS Y BASCULA N° 4, 3/8, ½, ¾, 1, 1 ½ y 2 pulgadas 1. Se vacía el material en una charola de aluminio para proceder a cribarlo en las diferentes mallas. Primero comenzamos a cribar el material en la malla No. 4, una vez que observamos que ya no pasaba más del 1% del material retenido, se procede a verter el material retenido en la siguiente malla que en este caso sería la de 3/8. 2. El material retenido en la malla 3/8 se procede a verterlo en la siguiente malla ½ y así en forma sucesiva en todas las mallas
3. Ya cribado todo el material se procede a pesar el material retenido en las diversas mallas, vaciándolo en la charola de la báscula, comenzando con lo retenido e n la malla #4, luego se pesa lo retenido en la malla # 3/8 y esto se hace con todo el material retenido en l as demás mallas.
Pasa la numero 4 = Retiene la malla número 4 = Retiene la malla de 3/8” = Retiene la malla de ½”= Retiene la malla de ¾”= Retiene la malla de 1”= Retiene la malla de 1 ½” y pasa la malla de 2”=
9.705 kg 1.640 kg 0.520 kg 0.455 kg 0.210 kg 0.080 kg 0.220 kg
La sumatoria =
12.62 kg
Figura 19
GRANULOMETRÍA FINA. Instrumentos:
Mallas N° 10, 20, 40, 60, 100 y 200
Balanza
Cepillo de alambre de cobre
Charola redonda
Espátula
Brocha
Pinzas vaso de aluminio
Varilla
Vidrio de reloj
200 gr. De material colado con la malla número 4
1. Para la granulometría chica se procede tomar 200 gramos del material que paso por la malla #4
2. Se procede a vaciar los 200 gr. en un recipiente para saturarlo de 18 a 20 horas y realizar el lavado. El lavado se realiza con el fin de eliminar las partículas finas que se encuentren adheridas en los suelos gruesos y la disgregación de los suelos finos. Esto se hace removiendo el material con una varill a y el material que ha quedado en suspensión se vierte en la malla No. 200 con el fin de separar las partículas gruesas de los finos, el material retenido se somete a un nuevo lavado las veces que sea necesario hasta observar que el agua que pasa por la malla No. 200 sea clara.
3. El material que ha sido lavado se somete al secado (figura 26), con el objeto que pierda totalmente la humedad.
4. Se extrae el material y se deja secar por un momento. Posteriormente se verte en las mallas del No. 10, 20, 40, 60, 100, 200 donde se colocaron en forma descendente, se procede a realizar el cribado con movimientos rotatorios horizontales.
5. Para estar seguros que ya no pasa el material por las malla se realiza el cribado de forma manual (figura 29) y si pasa material se verte en la malla siguiente. Se empieza con la malla #10, teniendo cuidado que las partículas retenidas en los alambres de las mallas no deben forzarse a pasar a través de ellos quitándolos con la ayuda de un cepillo (figura 30). Después el material retenido por la mallas se prosiguen a pesar anotando los resultados en la hoja de registro. Este procedimiento se realiza de igual manera con todas las mallas.
Retiene la malla numero 10 = Retiene la malla numero 20= Retiene la malla numero 24= Retiene la malla numero 60= Retine la malla número 100= Retiene la malla numero 200= Pasa la malla numero 200=
12.1g 28.05g 34.49g 19.35g 28.49 17.39g 60.13g
La sumatoria=
199.97
CÁLCULO Y RESULTADOS Peso del material + tara: 17 500 gamos. Peso neto del material: Peso del material + tara – Peso de la tara. Peso neto: 17 500 gramos – 4800 gramos: 12 700 gramos
-Los porcentajes parciales retenidos se calculan en cada una de las mallas dividiendo su correspondiente peso retenido entre el peso total por 1 00.
-Para determinar el porcentaje que pasa en cada una de las mallas se le resta al 100% el porcentaje retenida en la misma, y para los siguientes se irá restando de lo que haya quedando en la malla anterior. Peso muestra
12700 gramos
GRANULOMETRÍA DE GRUESOS MALLA No. 2 1 1/2 1 3/4 1/2 3/8 4 Pasa No. 4 SUMA
PESO RETENIDO PARCIAL (gr.) 0 220 80 210 455 520 1640 9570 3125
% RETENIDO PARCIAL 0.00% 1.73% 0.63% 1.65% 3.58% 4.09% 12.91% 75.35% 24.61%
% RETENIDO PORCIENTO ACUMULADO QUE PASO 100.00% 98.27% 97.64% 95.98% 92.40% 88.31% 75.39% 75.35%
0.00% 1.73% 2.36% 4.02% 7.60% 11.69% 24.61% 99.96% 75.35%
GRANULOMETRÍA DE FINOS Se toman de lo que pasó la malla 4:
MALLA No. 10 20 40 60 100 200 Pasa No.200
PESO RETENIDO PARCIAL (gr.) 12.10 28.05 34.49 19.35 28.49 17.39 60.13
200
1.57
% RETENIDO PARCIAL
% RETENIDO PORCIENTO ACUMULADO QUE PASO
4.56%
29.17%
70.83%
10.57%
39.73%
60.27%
12.99%
52.73%
47.27%
7.29%
60.02%
39.98%
10.73%
70.75%
29.25%
6.55%
77.31%
22.69%
22.66%
99.96%
0.04%
x (aperturas mm)
y (%)
50.8
100.00
38.1
98.27
25.4
97.64
19.05
95.98
12.7
92.40
9.525
88.31
4.75
75.39
2
70.83
0.84
60.27
0.425
47.27
0.25
39.98
0.106
29.25
0.075
22.69
0.04
0.04
Granulometría 120.00 y = 13.107ln(x) + 55.927 100.00
80.00
60.00
40.00
20.00
0.00 0.01
0.1
1
10
100
CONCLUSIÓN En esta práctica se pudo apreciar que en un suelo existen partículas de diferentes tamaños ya sean suelos gruesos o finos, ayudándonos a conocer la forma en que se encuentran distribuidas estas partículas en nuestra muestra. La granulometría en suelos gruesos nos puede ayudar para determinar las propiedades físicas del material y así conocer que bien graduado se encuentra nuestro material ya que en los suelos que posean una granulometría muy uni forme tienen un comportamiento ingenieril mucho más favorable. Mediante la curva granulométrica que se trazo con los resultados obtenidos, pudimos observar la distribución granulométrica que presentaba nuestro suelo, ya que un suelo que se encuentre constituido por partículas de un solo tamaño en la grafica nos va a representar una línea vertical; en cambio si nuestro suelo contiene gran variedad en tamaños nos va a representar una curva muy tendida.
MECÁNICA DE SUELOS “DETERMINACIÓN DE PLASTICIDAD DEL SUELO” PRACTICA 4
INTRODUCCION Existen suelos que al ser remodelados, cambiando su contenido de agua si es necesario, adoptan una consistencia característica, que desde épocas antiguas se ha denominado plástica. La plasticidad es, en este sentido, una propiedad tan evidente que ha servido antaño para clasificar suelos en forma puramente descriptiva. Pronto se reconoció que existía una relación específica entre la plasticidad y las propiedades fisicoquímicas determinantes del comportamiento mecánico de las arcillas. En ese momento la plasticidad se convirtió en una propiedad ingenieril de interés científico estricto, dejando de ser una cualidad puramente descriptiva. La plasticidad en mecánica de suelos se puede definir como la pro piedad de un material por la cual es capaz de soportar deformaciones rápidas, sin rebote elástico, sin variación volumétrica apreciable y sin deformarse ni agrietarse.
Objetivo de la Práctica El objetivo de la práctica es determinar los límites de plasticidad de un suelo (estados de consistencia).
Fundamentos Para medir la plasticidad de las arcillas se han desarrollado varios criterios, de los cuales uno solo, el debido a Atterberg quien hizo ver que, en primer lugar, la plasticidad no era una propiedad permanente de las arcillas, sino circunstancial y dependiente de su contenido de agua. Estados de consistencia; según su contenido de agua en orden decreciente: liquido, semilíquido, plástico, semisólido, solido.
MATERIALES
2 vidrios de reloj. Vernier. Espátula. Gotero. Barra de acero (longitud 9.7cm) Capsula de porcelana. Placa de vidrio. Copa de Casagrande. Muestra de suelo. Ranurador para arcillas. Vaso de precipitados 500ml. Balanza. Alambre de 1/8 plg.
PROCEDIMIENTO 1. Para determinar los limites liquido y plástico se ocupo el método directo a los 25 golpes, primero se agrego una considerable muestra de suelo 100 gr aproximadamente a la capsula de porcelana. Con ayuda de la espátula se mezcla, agregándole agua hasta obtener una pasta moldeable, obteniendo una humedad optima.
2. Se extrajo un poco de esta pasta y se coloco en la copa Casagrande con un espesor máximo de 1cm en donde con un ranurador de arcillas se partió a la mitad, el ranurador deberá mantenerse en todo el rrecorrido normal a la superficie interior de la copa. 3. Enseguida se le van a dar 25 golpes a razón de dos golpes por segundo. Esto con el fin de que la parte inferior del talud de la ranura se cierre a 1.27 cm. 4. Se re mezclo la muestra de suelo que contenía la copa, y se repitió otras dos veces para asegurarnos que la muestra era consistente. 5. Después se hizo la prueba del límite plástico, se mezclo aproximadamente 20 gr de suelo húmedo y sobre una placa de vidrio se rodaron tiras de la muestra de suelo hasta hacerlas de 1/8” de diámetro, se puso a
secar en el horno para después tomar las medidas necesarias.
6. Finalmente se lleno con muestra de suelo el molde o barra, y se tomaron medidas de longitud posteriormente se metió al horno para después tomar las medidas finales en seco y así obtener su contenido de agua.
DATOS OBTENIDOS - PESOS VIDRIOS DE RELOJ Y MUESTRAS.
PESO SIN VIDRIOS MUESTRA RELOJ
DE PESO + MUESTRA HUMEDA
PESO + MUESTRA SECADA
25. 1 gr
v. de reloj #4
46.7 gr
42.1 gr
16.8 gr
v. de reloj #30
25.1 gr
24 gr
-BARRA O MOLDE CON MUESTRA. LONGITUD DE LA BARRA 9.7 cm
LONGITUD DE LA BARRA (SECO) 9.2 cm
FORMULAS IP= INDICE PLASTICO (LL-LP) DONDE: LL= LIMITE LIQUIDO LP= LIMITE PLASTICO
F10= INDICE DE FLUIDEZ S1=25g/cm2, RESISTENCIA AL ESFUERZO CORTANTE DE LOS SUELOS PLASTICOS, EN EL LIMITE LIQUIDO. S2=RESISTENCIA AL ESFUERZO CORTANTE CORRESPONDIENTE AL LIMITE PLASTICO, CUYO VALOR PUEDE USARSE PARA MEDIR LA TENACIDAD DE UNA ARCILLA. Ip= LL-LP = Fw (logCs2 –logCs1) IP= F10 log S2/S1
CONCLUSION Cada suelo dependiendo de sus propiedades índice y propiedades mecánicas van a tener un comportamiento diferente, cuando le agregamos agua a un suelo este se deformara en menor o mayor escala de acuerdo a sus características físicas que posea. Las pruebas que se llevaron a cabo para determinar los límites de Atterberg, son necesarias para poder clasificar un suelo, además dependiendo del lugar donde se encuentren en la carta de plasticidad, nos pueden dar indicios en forma cualitativa de la resistencia del material, así como de su deformabilidad. Al momento de obtener los resultados la curva de fluidez nos indica en forma cualitativa la resistencia que presenta el material en el límite plástico, o sea dependiendo de la pendiente que adopte la curva pivoteando en el límite líquido, se tendrán suelos con menor resistencia en el límite plástico a medida que la pendiente sea mayor, en cambio cuando la pendiente es cada vez menor los suelos son más resistentes en el límite plástico.
MECÁNICA DE SUELOS PRACTICA 5: “IDENTIF ICACIÓN DE SUELOS EN EL CAMPO” OBJETIVO Clasificar e identificar un suelo mediante sus características físicas.
INTRODUCCIÓN El problema de la identificación de suel os es de importancia fundamental en la ingeniería; identificar un suelo es, en rigor, encasillarlo dentro de un sistema previo de clasificación. La identificación permite conocer, en forma cualitativa, las propiedades mecánicas e hidráulicas del suelo, atribuyéndole las del grupo en que se situé.
EQUIPO -
Vasos de precipitado con agua Dos charolas rectangulares grandes Cuatro muestras de diferentes suelos Pipeta Goteros Brocha Parrilla Charola redonda Espátulas Pinza
DESARROLLO Para realizar esta práctica se tomaron 4 muestras de diferentes suelos de las cual es nosotros las identificaríamos mediante algunas pruebas que nos determinarían sus características físicas. Las pruebas que realizamos se mencionaran a continuación:
PRUEBA 1. TEXTURA AL T ACTO. Se le agrego agua con ayuda del gotero a una pequeña porción de muestra 1, con la yema de los dedos tomamos esa pequeña porción para sentir la textura que posee la muestra, esto se realizó con las demás muestras registrando que textura pu simos percibir en cada muestra.
P R U E B A 2 . D I L A T A N C I A. Esta prueba consistió en agregar más agua con el gotero a la muestra y tomar una porción con las manos para formar una pastilla para después verterlo en el vaso de precipitado que contienen agua y lo agitamos, esto con el fin de observar la rapidez con que se desintegra la muestra.
PRUEBA 3. TENACIDAD. Esta prueba es parecida al límite plástico así que se col oca un poco de la muestra en la palma de la mano y se le agrega más agua, con l a otra mano se formaran filamentos y lo que vamos a determinar es que manejable es al material para formar los filamentos.
PRUEBA 4. RESISTENCIA AL ESTADO SECO. Se va a determinar la resistencia de la muestra en su estado seco ya que algunos materiales al secarlo adquieren mayor resistencia, para esto se van a formar pastillas de cada muestra y se colocaran en una charola circular para después ponerlo a secarlo en el parilla de gas hasta que pierda toda la humedad que posea. Una vez seco se van a romper las pastillas observando la resistencia que este oponga al romperse.
PRUEBA 5. RESISTENCIA AL ÁCIDO CLORHÍDRICO. En cada muestra se le va agregar con ayuda de la pipeta una p equeña porción de acido clorhídrico, observando si existe alguna reacción con el suelo ya que algunos elementos del suelo reaccionan con el acido.
RESULTADOS Prueba Muestra
1
Textura al tacto
Jabonosa
Harinosa 2
Dilatancia
Muy lenta a nula
Muy lenta a nula
Resistencia
Reacción al
en edo. seco
acido
Media
Alta muy alta
Nula
Media
Baja a media
Nula
Tenacidad
Tipo de suelo
Arcilla
Limo inorgánico
3
Fibrosa
Rápida a lenta
Nula
4
Rugosa
Rápida
Nula
Baja a media
Nula a muy baja
Media pero no
Suelo con
permanente
pocos finos
Nula
Arena
CONCLUSIÓN Como ya se menciono la identificación permite conocer en forma cualitativa, las propiedades mecánicas e hidráulicas del suelo, sin embargo, la experiencia juega un papel importante en la utilidad que se pueda sacar de la clasificación. Cuando no se dispone de equipos de laboratorio para efectuar las pruebas necesarias para una identificación estricta, existen criterios simples y expeditos que se pueden emplear para una identificación. Las principales bases de criterio para identificar suelos finos en el campo son la Investigación de las características de dilatancia, de tenacidad, y de resistencia en estado seco. Así, podemos concluir que en esta práctica pudimos aplicar estos criterios para poder identificar el suelo al que realizábamos esta serie de pruebas, sin la necesidad de utilizar equipos de laboratorio para realizar pruebas necesarias para una identificación más completa.
MECÁNICA DE SUELOS PRACTICA Nº 6: “DETE RMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD” OBJETIVO
Obtener información de nuestro material acerca de sus condiciones hidráulicas ya que en obras es importante para la estabilización del suelo INTRODUCCIÓN
La permeabilidad es la facilidad con la que un fluido se mueve a través de un medio poroso. En Ingeniería Geotécnica, el fluido es el agua y el medio poroso la masa de suelo. Esta presencia de agua en la masa de suelo, es uno de los factores de mayor importancia que incide en las propiedades ingenieriles del suelo, lo cual implica un estudio geotécnico muy cuidadoso que requiere la participación de un ingeniero civil y un geólogo. Estos especialistas realizarán una revisión geológica, antecedentes del área y una investigación de campo con el objetivo de obtener un coeficiente de permeabilidad “in situ”, los c uales son muy diversos, dependiendo del tipo de roca o suelo, de los poros, vacíos, discontinuidades o fisuras. Se considera que los suelos y rocas en general tienen una permeabilidad media o cierto grado de permeabilidad, considerándose a este flujo del agua a través de los poros, vacíos, discontinuidades o fisuras como laminar, es decir un flujo no turbulento. DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO Y MATERIAL
-Permeámetro de carga constante. -Cronometro. -Vaso de precipitados. -Muestra de suelo. -Agua.
PROCEDIMIENTO
Para determinar el flujo del agua a través de nuestro suelo se ocupo el método del permeámetro de carga constante porque es adecuado para suelos que tienen grandes valores en le relación de vacios, tales como gravas y arenas, en el cual es conveniente tener una cantidad de flujo considerables para mejorar la precisión de los cálculos. Lo primero que hicimos fue colocar el permeámetro en una superficie plana procurando evitar el movimiento de este. Después medimos la altura de nuestra muestra y el diámetro para obtener el área transversal de esta.
Posteriormente determinamos el volumen del agua a atravesar nuestra muestra y considerar el tiempo que tardo en desalojar el agua.
Para determinar la carga hidráulica dejamos fluir el agua y una vez que el flujo sea constante determinamos la carga hidráulica mediante una regla que se encuentra en el permeámetro.
Una vez establecido el flujo constante se procede a tomar el tiempo que el agua fluye a través de la muestra, midiendo la cantidad de volumen establecido qu e pasa por la muestra.
CÁLCULOS Y RESULTADOS Diámetro: 6.3 cm =
=
Donde:
K: constante de permeabilidad V: volumen del agua. h: carga hidráulica A: área transversal de la muestra. T: tiempo.
Variables Prueba
Longitud Carga Volumen de la hidráulica Área (A) (V) muestra (h) (L)
Tiempo (t)
k
1
100 cm3
22.5 cm
23.5 cm
31.172 cm2
50.3 seg.
0.0610 cm/s
2
50cm3
22.5 cm
23 cm
31.172 cm2
26 seg.
0.060 cm/s
3
300cm3
22.5 cm
23cm
31.172 cm2
153.2 seg
0.061 cm/s
Kprom: 0.060 cm/seg
Una vez determinado el coeficiente de permeabilidad promedio de nuestro suelo mediante una tabla poder establecer el grado de permeabilidad la cual es la siguiente:
Permeabilidad relativa
Valores de “k” cm/seg
Suelo tipo
Muy permeable
mayor que 1 x 10-1
Grava gruesa
Moderadamente permeable
1 x 10-1 – 1 x 10 -3
Arena, Arena fina
Poco permeable
1 x 10-3 – 1 x 10 -5
Arena limosa, Arena sucia
Muy poco permeable
1 x 10-5 – 1 x 10 -7
Limo, Arenisca fina
Impermeable
menor que 1 x 10 -7
Arcilla
CONCLUSIÓN
Con esta práctica pudimos determinar al flujo que presenta nuestro suelo, que básicamente seria el grado de permeabilidad presente en cualquier suelo, es de gran importancia conocer el grado de porosidad, así como la cantidad de vacios presentes en el suelo en que se va a desarrollar cualquier obra ya que a base a estos resultados podemos darle mayor estabilidad al suelo si este lo requiere y así evitar los asentamientos que ocurren debido a diversos factores, pero en este caso sería la eliminación de vacios presentes. Los resultados obtenidos y en base a la tabla podemos decir que nuestro muestra se encuentra en un suelo tipo: arena, arena fina con una permeabilidad relativa de: moderadamente permeable.
MECÁNICA DE SUELOS PRACTICA 7: “CONSOLIDACIÓN” OBJETIVO Determinar la velocidad y grado de asentamiento que experimentara nuestra muestra al someterla a una serie de incrementos de presión o carga.
INTRODUCCIÓN El fenómeno de consolidación, se origina debido a que si un suelo parcial o totalmente saturado se carga, en un comienzo el agua existente en los poros absorberá parte de de dicha carga puesto que esta es incompresible, pero con el transcurso del tiempo, escurrirá y el suelo ira absorbiendo esa caga paulatinamente. Este proceso de transferencia de carga, origina cambios de v olumen en la masa del suelo, igual al volumen de agua drenada. En suelos granulares, la reducción del volumen de vacios se produce casi instantáneamente cuando se aplica la carga, sin embargo en suelos arcillosos tomara mayor tiempo, dependiendo de factores como el grado de saturación, el coeficiente de permeabilidad, la longitud de la trayectoria que tenga que recorrer el fluido expulsado, las condición de drenaje y la magnitud de la sobreca rga.
MATERIAL Y EQUIPO UTILIZADO.
Consolidómetro: compuesto de anillo, base de piedra porosa, placa con puente para apoyar micrómetro, balín, piedra porosa, micrómetro con sopo rte.
Muestra inalterada, labrando especímenes que son colocados en el anillo del consolidómetro.
Cronómetro
PROCEDIMIENTO. Para llevar a cabo esta práctica, se hará con el estudio de una muestra inalterada, para el desarrollo de la misma es necesario, tomar en cuenta la dirección en que se efectua el flujo en el terreno. El consolidometro consiste esencialmente en un dispositivo de transmisión de cargas la cual se aplica por medio de pesos colocados en una ménsula que cuelga del extremo de la viga de carga. El peso de la viga y la ménsula de carga de balancean con el contrapeso A. El peso de marco de carga se balancea, a su vez, con el contrapeso B.
Se enrasara las caras cortando el material sobrante del espécimen. Se deberá tener cuidado al momento del pesado de la muestra y su registro, de proteger, a la muestra para evitar que pueda existir perdida de humedad. Se toma una muestra del mismo material para determinar su contenido de agua. Se llenan los drenes de la base y se saturan las piedras porosas de Consolidometro, se retiran los vidrios del anillo con que fue cubierta la primera muestra y se coloca este en la base sujetándolo firmemente. Se coloca la piedra porosa superior previamente saturada sobre la pastilla. Se centra la placa de carga del banco de Consolidación con la piedra porosa superior. Se instala un puente para apoyar el micrómetro en los soportes del Consolidometro. Se coloca el micrómetro en el puente procurando que el micrómetro quede en forma vertical. Se instala el extensómetro previamente calibrado.
APLICACIÓN DE CARGA: La aplicación en el dispositivo de consolidación se efectúa de acuerdo con el problema que debe resolverse, dichas cargas se transforman en presión (P) sobre la pastilla. El método de aplicación de cargas es el siguiente: Se anota las lecturas iniciales del micrómetro, la temperatura del agua contenida en el recipiente del consolidometro, la fecha y hora de inicio de la prueba, la prueba ha participado cuando el observador pone cuidadosamente en contacto en cronometro y se toman las lecturas simultáneas en el micrómetro y en el cronometro anotando el registro de cargas, se recomienda hacer lecturas en los siguientes intervalos de tiempo: 6, 15 y 30 seg. 1,2,3,4,5,6,20,30,60,90 y 120 minutos.
Se aplica el siguiente incremento de cargas que sumando al anterior origina nueva presión sobre la pastilla y se anota la lectura correspondiente. Se sigue incrementando la presión sobre la pastilla, hasta lograr una presión sobre la muestra similar a la del problema por resolver, datos que deberán ser registrados.
DESCARGA. Al llegar a este punto de descargara el espécimen en orden inverso al de carga. Se recomienda hacer lecturas en los siguientes intervalos de tiempo: 0,15,60 y 90 minutos de descarga. Al finalizar el ensaye se produce a desmontar la pastilla, quedando el micrómetro, la placa con el puente y el balín y el anillo con la pastilla pesando el espécimen con el anillo. Posteriormente se introduce al horno el espécimen del suelo su secado. Una vez seco el material se pesa y se anota en el registro de consolidación.
CALCULOS Y REPORTE DE RESULTADOS Al terminar la prueba debemos determinar la altura Hs, y los contenidos de agua inicial del espécimen. Se registraran los datos que se obtienen en la prueba. Se dibuja la curva de comprensibilidad.
Fecha
Hora
Temp
Carga (gr.)
Tiempo
Lectura del micrometro Lineas Milimetros
11/06/12
11:00
25°C
841
0 6s 15 s 30 s 1 min 2 min 4 min 0 6s 15 s 30 s 1 min 2 min 4 min 8 min 0 6S 15 s 30 s 1 min 2 min 4 min 8 min 15 min 30 min 1h 0 6s 15 s 30 s 1 min 2 min 4 min 8 min 15 min 0 6s 15 s 30 s 1 min 2 min 4 min 0
0 115 115 119 119 120 120 120 141 142 143 144 144.5 145 145 145 163 164.5 165 166 167 167.5 168 168 168 169 169 185 186 186.5 187.5 188 189 189.5 190 190 208 209 210 210.5 211 212 214
847
1660
13:22
27°
3416
6607
12/06/12
8:15
22°C
13140
0 2.921 2.921 3.0226 3.0226 3.048 3.048 3.048 3.5814 3.6068 3.6322 3.6576 3.6703 3.683 3.683 3.683 4.1402 4.1783 4.191 4.2164 4.2418 4.2545 4.2672 4.2672 4.2672 4.2926 4.2926 4.699 4.7244 4.7371 4.7625 4.7752 4.8006 4.8133 4.826 4.826 5.2832 5.3086 5.334 5.3467 5.3594 5.3848 5.4356
6s 15 s 30 s 1 min 2 min 4 min 8 min 15 min
228 229 230.5 231 232 232.5 233 233.5
5.7912 5.8166 5.8547 5.8674 5.8928 5.9055 5.9182 5.9309
D E S C A R G A 13140 gr. 0S 6S 15 S 30 S 1 min
233.5 233.5 232.5 232.5 232.5
5.9309 5.9309 5.9055 5.9055 5.9055
0S 6S 15 S 30 S 1 min
323.5 231.5 231.5 231.5 231.5
5.9055 5.8801 5.8801 5.8801 5.8801
0S 6S 15 S 30 S 1 min
231.5 230 230 230 230
5.8801 5.842 5.842 5.842 5.842
0S 6S 15 S 30 S 1 min
230 229 229 229 229
5.842 5.8166 5.8166 5.8166 5.8166
0S 6S 15 S 30 S 1 min
229 227.5 227.5 227.5 227.5
5.8166 5.7785 5.7785 5.7785 5.7785
0S 6S 15 S
227.5 223.5 223.5
5.7785 5.6769 5.6769
6607 gr.
3416 gr.
1660 gr.
847 gr.
841gr.
30 S 1 min 2 min 4 min 8 min
223 222 221 220.5 220
5.6642 5.6388 5.6134 5.6007 5.588
CONCLUSIÓN. En esta práctica se pudo apreciar el comportamiento de un suelo al aplicarle cargas, así como apreciar la deformación total que sufrió nuestro espécimen desde el inicio de la aplicación de la primera carga hasta el momento de descargarlo. La deformación total la pudimos apreciar e interpretar esta información con el trazo de la curva de compresibilidad. La información obtenida en esta práctica nos puede ser útil para conocer el cambio de volumen en la masa del suelo, es decir el volumen de vacios que contiene nuestro suelo y así tomar la decisión de mejorar el suelo o trabajar tal y como este. Esta información es de suma importancia en el diseño de cimentaciones, ya que el suelo es el que recibe todas las cargas transmitidas por la construcción.
Determinar la resistencia al esfuerzo cortante de nuestro suelo. La prueba de la veleta es una contribución relativamente moderna al estudio de la resistencia al esfuerzo cortante de los suelos “cohesivos”. La prueba presenta, en principio, una ventaja considerable: la de realizarse sobre los suelos “in situ”, es decir, no sobre muestras extraídas con mayor o menor grado de alterabilidad, si no sobre los materiales en el lugar que se depositaron en la naturaleza. Los resultados que proporciona esta prueba deben evaluarse tomando en cuenta los siguientes factores:
La veleta, al introducirla en el terreno modifica el estado natural de esfuerzos.
La falla que produce es del tipo progresiva, por lo que el área de contacto varia junto con la prueba, debiéndose hacer correcciones que normalmente no se hacen.
Cuando se usa esta prueba en suelos permeables, al producirse la falla, se presenta el fenómeno de consolidación, aumentando la resistencia
-Veleta -Tripié -Probetas -Pisón -Muestras (probetas) -Resorte numero 2 -Muestra de suelo -Charola
1. Para realizar esta práctica se obtendrán tres muestras de las cuales se determinara la resistencia al esfuerzo cortante
2. Posteriormente determinamos el resorte más adecuado para nuestra muestra. Luego con ayuda se procedió a colocar la muestra en el tripié en donde seria introducido la veleta. 3. Después de coloco el vástago en la máquina que va ser la que va a transmitir de manera manual la rotación de veleta, el cual también cuenta con un mecanismo que permite medir el momento efectuado en la parte superior.
4. Se centró la veleta para ser introducida sobre la muestra y se coloca el mecanismo para medir en ceros, se comienza a impartir las vueltas que van a generar el movimiento de la veleta.
5. Cuando observemos que ya no avanza aguja del medidor damos por terminado las vueltas y se toma la lectura, este procedimiento se hace de igual forma en las otras dos muestras. 6. El procedimiento se repite para otras cuatro probetas más, de los datos finales tomamos los tres más aproximados; con los cuales se obtiene un promedio para conocer el esfuerzo cortante que resiste al suelo analizado 7. Para determinar la resistencia al esfuerzo cortante, la lectura tomada se localiza en la gráfica que viene incluida con el aparato.
N O . PRUEBA
GIRO EN GRADOS
ESFUERZO CORTANTE (KN/M 2 )
1
17
11
2
19
12
3
24
15
4
20
13
5
21
13
CON LOS DATOS SOMBREADOS SE REALIZARAN LOS CÁLCULOS
ESFUERZO CORTANTE NUMERO DE ENSAYE
ANGULO EN GRADOS
1
KN/m2
Kg/cm2
19
12
0.122
2
20
13
0.133
3
21
13
0.133
SUMATORIA:
38
0.388
PROMEDIO :
12.67
0.129
CONCLUSIÓN En esta práctica llegamos a determinar la resistencia al esfuerzo cortante de nuestro suelo, esto con el fin de hacer una valoración correcta al análisis de la estabilidad de las obras civiles. También nos permitió conocer cuál es la resistencia que puede soportar nuestro suelo antes de sufrir un corte y desestabilice nuestra construcción. Sin embargo esta práctica tiene sus limitaciones ya que la prueba de la veleta es solo aplicable a materiales de falla plástica, del tipo de arcillas blandas. En cambio en las arenas, aun sueltas, la veleta modifica, al momento de ser introducida, la compacidad de los mantos, por lo tanto los resultados que pudieran obtenerse son de interpretación imposible.
MECÁNICA DE SUELOS PRACTICA 9: “ENSAYE TRIAXIAL” OBJETIVO Determinar la resistencia al esfuerzo cortante de nuestro suelo con el objeto de valuar la carga que puede actuar sobre el sin provocar la falla de la masa del mismo.
INTRODUCCIÓN La determinación de la resistencia al esfuerzo cortante de los suelos constituye uno de los puntos fundamentales de toda la mecánica de suelos, la cual constituye un paso imprescindible para intentar con esperanzas de éxito al análisis de la estabilidad de las obras civiles. Las pruebas de compresión Triaxial, nos sirven p ara determinar la relación esfuerzo deformación, así como la resistencia de los suelos. El ensaye de compresión Triaxial se lleva a cabo de la misma manera que la consolidación, en lo que respecta a la forma en que se aplica la carga vertical. Antes de someter la muestra al esfuerzo vertical, se le aplica un confinamiento lateral, producido por la presión de un líquido (agua). La compresión confinante que debe aplicarse dependerá del tipo de suelo, profundidad y sobrecargas.
MATERIAL Y EQUIPO -Máquina para compresión Triaxial -Banda de hule -Membrana de hule. -Piedras porosas -3 Especímenes cilíndricos de muestra inalterada.
PROCEDIMIENTO 1. Se labran las probetas que utilizaremos para la práctica, para poder realizar la práctica se deben tomar los siguientes datos de nuestra muestra que son: diámetro superior, central e inferior, así como su altura y su peso.
2. Una vez tomados los datos que se describieron anteriormente se procede a realizar la prueba para ello como se va a introducir la muestra en agua debemos cubrirla con una membrana para que no se deshaga al estar en contacto con el agua. Esto es debido a que nuestra muestra se va a someter inicialmente a una presión confinante, el espécimen debe protegerse mediante una memb rana de hule. Mediante la liga se sujeta la membrana con el cabezal inferior, después se coloca una piedra porosa en la parte superior del espécimen, y sobre ella el cabezal, sujetándolo con la membrana mediante un a liga.
3. Una vez que se encuentre montada la muestra, se procede a fijarla mediante la cámara de compresión, asentando el vástago en el cabezal superior. 4. Se fija la tapa de la cámara sobre el cilindro se lucita apretando debidamente los tornillos.
5. Se llena la cámara de agua de tal manera que el agua a presión le dé el confinamiento deseado al espécimen. 6. Una vez colocada la membrana en la muestra que se colocó en la cámara triaxial se aplicarán esfuerzos de 0.5 kg/cm2 para la primera, 1 kg/cm2 para la segunda y 1.5 kg/cm2 para la tercera.
7. Después se empiezan a leer los datos cada 10 segundos, se debe tener mucho cuidado al leer los datos que marcan las agujas puesto que se mueven constantemente y las lecturas pueden variar. Una vez terminada la práctica se saca la muestra y se puede observar la deformación que sufrió. Después de la práctica
las muestras se meten al horno y posteriormente se toman sus pesos secos de las muestras.
CÁLCULOS Y RESULTADOS
Se determina el contenido de humedad de la muestra después del ensaye.
Se calcula el área inicial y el volumen del espécimen.
Se determina la deformación total que sufrió cada espécimen.
Se dibuja la curva esfuerzo deformación anotando en el eje de las abscisas las deformaciones unitarias expresadas en % y en el eje de las ordenadas el esfuerzo (Kg/cm2).
Para determinar los parámetros de resistencia dibuje a una determinada escala los círculos de Mohr. En donde la resistencia del suelo queda definida al trazar una línea tangente a ellos.
INFORMACIÓN DE LA PROBETAS
No de probeta.Esfuerzo a aplicar.Wm. (grs) Ds(Diámetro superior cm) Dc(Diámetro central cm) Di(Diámetro inferior cm) Hm (altura media cm) As (área del Ds cm2) Ac (área del Dc cm2) Ai (área del Di cm2) Volumen promedio Peso volumétrico gr/cm2 Promedio de áreas
Probeta 1
1 0.5 149.99 3.6 3.55 3.55 7.35 83.13 81.97 81.97 73.16 2.05 82,16
2 1 150.1 3.65 3.65 3.68 7.4 84.85 84.85 85.55 77.85 1.93 84,97
3 1.5 147 3.6 3.58 3.61 7.3 82.56 82.10 82.79 74.17 1.98 82,29
Carga kg 0 5.04 4.9 8.82 9.24 9.66 9.94 10.22 10.5 10.64 10.92 11.06 11.2 11.34 11.48 11.76
Lectura mm
Def. en mm
Def. unit. %
0 0.9144 0.889 1.6002 1.6764 1.7526 1.8034 1.8542 1.905 1.9304 1.9812 2.0066 2.032 2.0574 2.0828 2.1336
0 0.4064 0.9906 1.651 2.2606 2.8956 3.4798 4.0386 4.7752 5.4102 6.0198 6.6802 7.3152 8.0518 8.636 9.2964
0.000 0.553 1.348 2.246 3.076 3.940 4.734 5.495 6.497 7.361 8.190 9.089 9.953 10.955 11.750 12.648
1-(Def. unit %/100) 1.00000 0.99447 0.98652 0.97754 0.96924 0.96060 0.95266 0.94505 0.93503 0.92639 0.91810 0.90911 0.90047 0.89045 0.88250 0.87352
rea corregida Cm2 82.160 82.617 83.282 84.048 84.767 85.530 86.243 86.937 87.869 88.688 89.489 90.374 91.241 92.268 93.099 94.056
Esfuerzo desviador 0 0.061004535 0.05883593 0.104940117 0.109004507 0.112943469 0.11525558 0.117556503 0.119496453 0.1199709 0.122025678 0.122380586 0.122751982 0.122903144 0.123309872 0.125031353 :σ
Capsula=28.9 gr. Capsula+muestra=176.3 Ww Muestra=147.4 GRAFICA DE LA PROBETA 1 0.14 0.12 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Probeta 2 Carga kg
Lectura mm
0 7.28 11.76 14.56 16.24 17.36 18.2 18.62 19.18 19.46 19.88 20.16 20.3 20.72 20.86 21.14 21.28 21.42
0 1.3208 2.1336 2.6416 2.9464 3.1496 3.302 3.3782 3.4798 3.5306 3.6068 3.6576 3.683 3.7592 3.7846 3.8354 3.8608 3.8862
Def. en mm
Def. unit. %
1-(Def. unit %/100)
0 2.921 3.4036 4.0132 4.5974 5.1816 5.842 6.5278 7.1628 7.7724 8.382 8.9916 9.6774 10.3632 10.9474 11.4554 12.2428 12.9286
0 3.947297297 4.599459459 5.423243243 6.212702703 7.002162162 7.894594595 8.821351351 9.679459459 10.50324324 11.32702703 12.15081081 13.07756757 14.00432432 14.79378378 15.48027027 16.54432432 17.47108108
1 0.960527027 0.954005405 0.945767568 0.937872973 0.929978378 0.921054054 0.911786486 0.903205405 0.894967568 0.88672973 0.878491892 0.869224324 0.859956757 0.852062162 0.845197297 0.834556757 0.825289189
Area corregida Cm2 84.97 88.46185231 89.0665813 89.84237028 90.59862311 91.36771561 92.25300038 93.19067705 94.07605346 94.94198793 95.8240117 96.72257739 97.75382214 98.80729389 99.72277115 100.5327398 101.8145253 102.9578493
Esfuerzo desviador 0 0.08229536 0.132036055 0.162061619 0.179252172 0.190001467 0.197283556 0.199805395 0.2038776 0.204967269 0.207463658 0.20843117 0.207664514 0.209701118 0.209179907 0.210279756 0.209007506 0.208046304
:σ
Capsula=28.4 gr. Capsula+muestra=177.5 Ww Muestra=147.1 GRAFICA DE LA PROBETA 2 0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0 0
2
4
6
8
10
12
14
Probeta 3 Carga kg 0 6.02 14.7 20.3 23.1 24.64 25.9 26.6 27.16 27.72 28.28 28.7 28.98 29.4 29.68 29.82 30.1 30.38
Lectura mm
Def. en mm
0 1.0922 2.667 3.683 4.191 4.4704 4.699 4.826 4.9276 5.0292 5.1308 5.207 5.2578 5.334 5.3848 5.4102 5.461 5.5118
0 2.8194 3.2512 3.7846 4.2926 4.9276 5.6388 6.2484 6.8326 7.493 8.1026 8.7884 9.4234 10.1092 10.5156 11.2014 11.9888 12.7
Def. unit. % 0 3.862191781 4.45369863 5.184383562 5.880273973 6.750136986 7.724383562 8.559452055 9.359726027 10.26438356 11.09945205 12.03890411 12.90876712 13.84821918 14.40493151 15.34438356 16.4230137 17.39726027
1-(Def. unit %/100) 1 0.961378082 0.955463014 0.948156164 0.94119726 0.93249863 0.922756164 0.914405479 0.90640274 0.897356164 0.889005479 0.879610959 0.870912329 0.861517808 0.855950685 0.846556164 0.835769863 0.826027397
Area corregida Cm2 82.29 85.59587692 86.12578281 86.7895006 87.43119373 88.24677843 89.17848851 89.99289905 90.78745727 91.70271879 92.56410889 93.55272256 94.48712262 95.51746837 96.13871622 97.20560013 98.4601188 99.62139303
Esfuerzo desviador 0 0.07033049 0.170680597 0.23389926 0.264207762 0.279216992 0.290428784 0.295578877 0.299160267 0.302281114 0.305517985 0.306778886 0.306708461 0.307797102 0.308720578 0.306772449 0.305707533 0.304954579
Capsula=28.3 gr. Capsula+muestra=174.8 Ww Muestra=146.5 GRAFICA DE LA PROBETA 3 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 0
2
4
6
8
10
12
14
:σ
