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1.-INTRODUCCIÓN La expansión del terreno produce en las estructuras levantamientos que destruyen las mismas, estas suelen ser producidas por disminución de presiones y/o un aumento en la humedad del suelo. La expansión de suelos es una propiedad física de los suelos que puede evaluarse en una cimentación. En las estructuras constructivas existe hinchamiento del suelo cuando aumenta su cantidad de agua y se retraen cuando la disminuye. e!e distinguirse el t"rmino #potencial de expansión#, de la #expansión# de acuerdo de donde proviene dicha p"rdida de agua. Las arcillas expansivas producen empu$es verticales y hori%ontales afectando las cimentaciones, empu$ando muros y destruyendo pisos y tu!erías enterradas, con esfuer%os que superan los &' (g/cm), ocasionalmente. En las vías se presentan ascensos y descensos que afectan su funcionamiento. *am!i"n, estos suelos expansivos se retraen y los taludes fallan. Expansión es el aumento en elevación o dilatación de columna de suelo despu"s de a!sorción de agua Expansión li!re, es el porcenta$e de levantamiento, despu"s de a!sorción de agua a la presión de asentamiento ∆ H =
σ
x 100
H
+uele producirse con frecuencia en %onas áridas secas, aumentando su volumen al reci!ir humedad proveniente de lluvias o por capilaridad. Para o!tener información de cómo y en que magnitud puede daar un suelo expansivo una estructura, existen dos tipos de ensayo-
Expansión libre: Este ensayo consiste en colocar en una pro!eta normalmente cilíndrica un volumen conocido conocido de suelo seco seco y sumergirlo sumergirlo en agua sin aplicación de so!recarga alguna, mientras se mide la expansión. La diferencia entre el volumen 0nal e inicial, expresado expresado como un porcenta$e po rcenta$e del volumen inicial es la expansión li!re. En colocar la muestra en agua durante 1 o & horas e ir controlando la deformación. El dial se de!erá colocar con unas vueltas siquiera para empe%ar el ensayo, puesto que ahora las agu$as del dial guiaran en sentido contrario. La diferencia de lectura dividida para la altura inicial, 23/4 5',678 y multiplicada por 1'', nos dará el porcenta$e de deformación. La muestra es con0nada en un anillo que permita solo deformaciones deformaciones verticales verticales y no hori%ontales, como el que se usa para los ensayos de consolidación, esta
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será colocada en un recipiente con agua durante 1 o & horas. El dial va a girar en sentido contrario por lo que de!erá empe%ar con die% vueltas por adelantado. 9: 5 2 Li;Lf 8 x 1'' / < 9: 5 2 Li;Lf 8 x 1'' / '.67 2En caso de ser utili%ado el consolidómetro8
Expansión Controlada: En este ensayo se aplican cargas en el consolidómetro de modo de controlar que la agu$a del mismo se mantenga en cero, hasta que 0nalmente de$a de moverse. =plicando cargas de modo que el dial permane%ca en cero durante media hora o más, hasta que ya no se mueva el dial. =l terminar el ensayo se anota la carga 0nal se determina el esfuer%o de expansión seg>n el !ra%o de palanca del consolido metro, previamente se han determinado las humedades inicial y 0nal con lo que se aprecia el porcenta$e de agua a!sor!ida por la muestra. Esa carga 0nal determinara el esfuer%o de expansión seg>n el !ra%o de palanca del consolidómetro. =rcillas normales no expansivas presentan una expansión del 1 al &9, en caso de tener más de 39 no sirven para carreteras. El potencial expansivo de un suelo 2presión de hinchamiento y elevación8 dependen, como mínimo, de las siguientes varia!lesa8 !8 c8 d8 e8 f8
?aturale%a y tipo de arcilla
Esta medida de la expansión se reali%a en condiciones muy desfavora!les, ya que se hace en condiciones de ninguna so!recarga y hoy en día se utili%an m"todos más adecuados a tales efectos. En este ensayo se determina el porcenta$e de expansión que sufre el suelo cuando entra en contacto con el agua. En las arcillas preconsolidadas, por cargas o por desecación, estos fenómenos son factores altamente contri!uyentes. En arcillas normalmente consolidadas 2o cargadas8, los factores dominantes son dos•
a8 =dsorción de agua.
•
!8 Bepulsión el"ctrica entre las partículas rodeadas de agua.
La expansión de suelo a trav"s de la experiencia de los ingenieros geotecnistas ha demostrado que es factor importante en el diseo de la cimentación de cualquier estructura, y so!re todo para la prevención de la inesta!ilidad en el hori%onte de su vida >til. -
RE!IÓN DE E"#N!IÓN $s%: e0nida como la presión aplicada en el la!oratorio so!re una muestra de suelo expansivo para que, una ve% en contacto con agua, la pro!eta mantenga constante su volumen inicial, es decir que la variación de volumen sea nula
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-
'INC'#(IENTO $'%: e0nido como el porcenta$e 298 de la elevación máxima para presión nula en relación a la longitud inicial de la pro!eta.
)I)*IO+R#,#: http-//CCC.dspace.espol.edu.ec/!itstream/1&347D6F/D'D/14/@=PG*HLI 9&'4.pdf http-//CCC.um.edu.uy/Jupload/Jdescarga/Ce!JdescargaJ&'4J=ccindesuelosexpa nsivos..?mero4.pdf
2.-O)ETI/O! 2.1.-Ob0etios enerales: 1. =prender el procedimiento para determinar la expansión de un suelo y conocer los equipos que se utili%an para este tipo de prue!a de acuerdo a l os conocimientos adquiridos en clase. &. eterminar la presión de expansión e hinchamiento li!re de una muestra. 3. Belacionar la presión de expansión, que puede soportar el suelo y el hinchamiento li!re que se produce cuando est" sometido a cargas similares a las que existen en el campo. 4. I!servar e identi0car el fenómeno de expansión que se produce en la muestra del suelo. 7. Esta!lecer las propiedades y determinar las características que presentan los suelos por una expansión. 2.2.-Objetivos específicos:
1.
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&.-E4UIO 5 (#TERI#* 1. # #
E7ipo: Hnidad de consolidación. *orno de la!rado para muestras con sus accesorios 2nava$a y sierra8. ±
#
# # # #
1 alan%a = M '. '1g Placa de vidrio 217 x 17 cm8. Equipo para determinar el contenido de agua. Edómetro de anillo Notante. @onsolidómetro compuesto de- anillo, !ase con piedra porosa Equipo de cargas
#
2. # # # # # # # #
&. #
'erra8ientas: 1 Espátula @ronometro = M '.1s. Begla metálica rígida a0lada. eformímetro, = M '.''&7 mm. @ali!rador, = M '.'7 mm. Elementos necesarios para el moldeo de la muestra 1 Aranela Oasos metálicos
(ateriales: uestra de suelo- =rcilla
7K@8.
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4.-PROCEDIMIENTO
#. Identi;a;ión < des;rip;ión del s7elo 1. Gdenti0car los suelos a ensayarse , reali%ar una !reve descripción del suelo a ensayarse 2color, olor, contenido orgánico, etc.8 y anotar en el respectivo formulario
). Deter8ina;ión del ;ontenido de a7a o =78edad 1. *omar una muestra representativa del suelo. &. Pesar los recipientes vacíos y el con$unto recipiente Q suelo h>medo y ta!ular los datos. 3. @olocar el recipiente $unto con el porta vasos en el horno 21'7 M 78 '@. tras &4 horas retirar las muestras del horno. 4. Pesar los recipientes $unto con el suelo seco y ta!ular los datos. 7. eterminar el contenido de humedad usando su respectiva formula
I.
C. Ensa Expandido < ;arado: Expansión ;ontrolada 1. espu"s de aplicar la carga de contacto se de!e saturar la muestra &. @uando la muestra empiece a expandirse, incrementar la carga en la magnitud requerida parara mantener la altura inicial de la muestra. 3. Beducir la carga a 1/&,1/4 y 1/ de la carga máxima, registrar la altura de cada carga. 4. antener las cargas por &4 horas para o!tener valores constantes de carga. 7. e$ar que la muestra se expanda !a$o la carga de contacto por 4 horas o hasta que la expansión haya terminado D. @argar la muestra a 1/, 1/4,1/& y 1 ve% la carga máxima, y seguir el procedimiento de consolidación para determinar el proceso de carga y sus mediciones.
II.
Carado Expandido Indiid7al: Expansión *ibre 1. Para otras condiciones de carga, despu"s de aplicar la carga de contacto y anotar las deformaciones, se carga la muestra con el valor deseado, y luego saturarla. &. e$ar que la carga se expanda por 4 horas y medir la altura de la muestra expandida. 3. Beducir la carga de contacto y de$ar que la altura sea constante y medirla, determinad el contenido de agua.
CONCLUSIONES $. El contenido de agua inicial del suelo controla la magnitud del asentamiento. 2. Relacionada con la %umedad inicial& el peso espec!fico seco del suelo es otra variable fundamental en el proceso e'pansivo del suelo.
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(. )as caracter!sticas de un suelo e'pansivo var!an de acuerdo a la tra"ectoria& de los esfuerzos aplicados. *. )a magnitud de presión aplicada está limitada por la capacidad portante del suelo. +. ,a llevado a obra " basándome en consultas para reducir o eliminar la e'pansión de un suelo se puede inundar el suelo en el sitio de manera -ue se produzca una e'pansión antes de la construcción& o reducir la densidad del mismo mediante una adecuada compactación& " si no funciona finalmente se reemplaza el suelo por otro -ue no sea e'pansivo. . El ensa"o de e'pansión en mu" importante al momento de construir una obra "a -ue de este depende la estabilidad " el evitar -ue por e'pansión
RECO(END#CIONE!: 1. +e recomienda que al momento de leer en el deformímetro se lo haga con cuidado ya que puede provocar un cálculo erróneo. &. *ener cuidado al reali%ar las grá0cas para esta!lecer una escala correcta que permita apreciar los datos o!tenidos.
)I)*IO+R#,# Do;78entos biblior?;os: -
7?re@ )adilloA Ri;o RodrB7e@. (e;?ni;a de !7elosA To8o 1. ,7nda8entos de la (e;?ni;a de !7elos. Editorial LGH+= +.=. de @.O. Rrupo ?oriega Editores.
Do;78entos ele;tróni;os: # # #
http-//tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/3'&/@apitulo&.pdf http-//es.scri!d.com/doc/7116434/?orma;G?O;E;163;'D;Expansion; consolidometro http-//CCC.um.edu.uy/Jupload/Jdescarga/Ce!JdescargaJ&'4J=ccindesuelo sexpansivos..?mero4.pdf http-//CCC.farq.edu.uy/estructura/catedras/construccion/construccion1/pdf 9&'c1;&sem&''7/suelos9&'3J&''7.PA