MECÁNICA DE SUELOS I INFORME FINAL
MECÁNICA DE SUELOS I INTRODUCCIÓN
El estudio de suelos suelos se considera considera imprescindible imprescindible dentro de la ingeniería, ingeniería, ya que que es este este quie quien n cumpl cumple e un rol de gran gran y vita vitall impor importa tanc ncia ia dentr dentro o de la construcción; puesto que son los suelos los que soportan las cargas de cualquier estructura, que se pueda edificar, como pueden ser cargas estáticas y dinámicas. El estudio de suelos nos permitirá adoptar la mejor solución en la fundación de todo tipo de edificio. Cuando hablamos de mejor solución, nos referimos tanto al aspecto económico como al aspecto tcnico !como consecuencia de que el suelo es muy variable, aun dentro de "onas peque#as puede haber siempre distintas soluciones que habría que evaluar en cada caso$. Es por ello que en el presente trabajo se resumirá todos los distintos ensayos de laboratorio laboratorio que se han reali"ado reali"ado durante el presente periodo de clases, dando una breve descripción de cada uno de ellos así como sus respectivos resultados y las conclusiones a las que se ha llegado. MARCO TEÓRICO
%ara %ara reali"a reali"arr los difere diferente ntess ensayo ensayoss estudi estudiados ados en el present presente e ciclo, ciclo, se inicia iniciaría ría describiendo el mtodo de e&tracción de muestra de suelo de una C'()C'*' que para nuestro caso fue la de +E-*' '(*E'/', este es un mtodo de e&ploración del subsuelo de fundación de cualquier tipo de estructura. •
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CONTENIDO DE HUMEDAD: El contenido de humedad de un suelo es la relación e&presada como porcentaje entre el peso del agua y el peso del suelo seco. ANALISIS GRANULOMÉTRICO GRANULOMÉTRICO0 Es el mtodo que se utili"a para determinar los porcentajes de suelo que pasan por los distintos tamices de la serie empleada en el ensayo, hasta el de 12 mm !34 566$. LIMITE LÍQUIDO0 de un suelo es el contenido de humedad e&presado en porcentaje del suelo secado del horno, cuando este se halla en el límite entre el estado líquido y el estado plástico. LÍMITE PLASTICO 0 es el contenido de humedad por debajo del cual se puede considerar el suelo como material no plástico. cálcul ulo o de la densi densida dad d h7me h7meda da y conte conteni nido do de PESO UNITARIO: UNITARIO: es el cálc humedad del suelo en estudio. PESO VOLUMÉTRICO SECO SUELTO (PVSS): es el peso por unidad de volumen de una arena cuando el acomodo de sus partículas está en forma libre o natural, obteniendo al trmino del ensayo el volumen de la probeta ensayada y el peso de la muestra. GRAVEDAD ESPECÍFICA: es la relación del peso en el aire de un cierto volumen de suelo a una temperatura dada y el peso en el aire del mismo volumen de agua destilada, a la misma temperatura. SPEEDY: es un mtodo que se usa para determinar el contenido de humedad in situ y de manera rápida. PROCTOR STANDARD: es uno de los más importantes procedimientos de estudio y control de calidad de calidad de la compactación de un terreno. ' travs de l es posible determinar la compactación má&ima de un terreno en relación con su grado de humedad, condición que optimi"a el inicio de la obra con relación al costo y el desarrollo estructural e hidráulico.
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MECÁNICA DE SUELOS I E&iste E&is ten n do doss titipo poss de en ensa sayo yo %r %roc octor tor no norm rmal ali" i"ado ados; s; el "Ensay "Ensay P! P!#! #! N!$a%"& y el "Ensay "Ensay P!# P!#! ! M' M'a' a'"* "* (a dif diferen erencia cia entre ambos estriba en la distinta energía utili"ada, debido al mayor peso del pisón y mayor altura de caída en el %roctor modificado. •
C+R& mide la resistencia al esfuer"o cortante de un suelo y para poder evaluar la calidad del terreno para subrasante, sub base y base de pavimentos y se efect7a bajo condiciones controladas de humedad y densidad. densidad.
OBJETIVOS: • • • •
/escribir de forma breve cada ensayo reali"ado. Evaluar los resultados obtenidos en laboratorio. /ecir que aplicación puede tener en el campo de la ingeniería. Conocer las normas relativas a cada uno de los ensayos.
NORMAS APLICADAS
E3-'89- /E (':9'*9)9 C'()C C'()C' '*' !9:*E3C !9:*E3C)93 )93 /E +E+E-*' *'$$ C93*E3)/9 /E =+E/'/ '3()-)- D'3(9+*)C9 %9 %9 E( +*9/9 *'+)'/9 ()+)*E (GH)/9 ()+)*E %(-*)C9 %E-9 3)*')9 8 %E-9 I9(+*)C9 -EC9 8 -E(*9 !%I--$ D'IE/'/ E-%ECGJ)C' EH)I'(E3*E /E 'E3' -%EE/8 %9C*9 -*'3/'/ %9C*9 +9/)J)C'/9 C:
39+'- *)()'/'3*% 266.6< 266.6<6 6 '-*+ />55 @ 3*% AAB.<51 '-*+ / >255 @ ''-=*9 ''-=*9 * FF ''-=*9 *FB>?F @ '-*+ / 2A
16 @'-*+ / 2A1< @ 3*% AAB.16 @ '-*+ /FK2>KF '-*+ / 525666 <>5666 '-*+ / >5666 <5666 '-*+ /
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MECÁNICA DE SUELOS I UBICACIÓN
DESCRIPCIÓN DE LOS ENSAYOS
CONTENIDO DE HUMEDAD: -e determina el peso de agua eliminada, secando el suelo hasta temperatura constante, en horno controlado a <<64C, el peso del suelo que permanece despus de secado al horno se toma como peso del suelo seco, y la prdida de peso debido al secado es el peso del agua. ANALISIS GRANULOMÉTRICO POR TAMI,ADO: -e utili"an dos balan"as, tamices de malla cuadrada, estufa, envases, adecuados para el manejo y secado de las muestras, cepillo y brocha, para limpiar las mallas de los tamices. -eg7n sean las características de los materiales finos de la muestra, el análisis con tamices se hace, bien con la muestra entera, o bien con parte de ella despus de separar los finos por lavado. -i la necesidad del lavado no se puede determinar por e&amen visual, se seca en el horno una peque#a porción h7meda del material y luego se e&amina su resistencia en seco rompindola entre los dedos. -e coloca la muestra dentro del juego de mallas normali"adas instaladas en el agitador mecánico, y se procede a la agitación por medio mecánico, luego se pesa el suelo retenido en cada malla y se halla el porcentaje que pasa, estos resultados se dibujan en una hoja semilogaritmica.
LÍMITE LÍQUIDO: %ara reali"ar este ensayo usamos muestra de tama#o inferior al tami" 6,25K mm malla 34 26 y la amasamos usando espátulas, despus llenamos al '%''*9 /E C'-'D'3/E y le hacemos un surco con el acanalador normali"ado. na ve" hemos hecho el surco vamos contando los golpes que le damos a la cuchara mediante la manivela y no paramos de dar golpes hasta que las dos mitades separadas por el surco se toquen E3 3 E-%'C)9 /E
LÍMITE PL-STICO: %ara calcular el límite plástico usamos el resto de la masa que hemos utili"ado para calcular el límite líquido y con esta haremos unos cuantos fideos de barro sobre un cristal esmerilado por tal de secarlos a medida que los vamos amasando. Cuando vemos que el barro de los fideos se empie"a a agrietar querrá decir que el barro ya empie"a a estar seco y situamos los fideos dentro de una cápsula con el fin de determinar más tarde su humedad. /espus de haber llenado las tres cápsulas de esta manera y de haber calculado sus respectivas humedades hacemos la media aritmtica de los tres valores y obtendremos el límite de plasticidad. El índice de plasticidad lo obtenemos haciendo la resta del límite líquido y del límite plástico. GRAVEDAD ESPECÍFICA DE S.LIDOS: El peso del picnómetro lleno de agua debe ser calibrado para varias temperaturas.
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MECÁNICA DE SUELOS I Colóquese en la cápsula de evaporación una muestra representativa del suelo. (a cantidad necesaria se escogerá de acuerdo con la capacidad del picnómetro. Empl Emplea eand ndo o una una espá espátul tula, a, m"cl m"cles ese e el suel suelo o con con sufi sufici cien ente te agua agua dest destililad ada a o desminerali"ada, hasta formar una masa pastosa; colóquese luego la me"cla en el picnómetro y llnese con agua destilada hasta apro&imadamente la mitad del frasco. el aire atrapado puede ser removido calentando la suspensión levemente durante un período mínimo de <6 minutos, rotando ocasionalmente el picnómetro para facilitar la e&pulsión de aire (lnese el picnómetro con agua destilada hasta que el fondo del menisco coincida con la marca de calibración en el cuello del picnómetro y, usando un papel absorbente, remuvase con con cuid cuidad ado o la humed humedad ad de la parte parte inte interi rior or del picn picnóm ómet etro ro y su conte contenid nido o con con una una apro&imación de 6.6< g. )nmediatamente despus de la pesada, agítese la suspensión hasta asegurar una temperatura uniforme y determínese la temperatura de la suspensión con una apro&imación de 6.< 4C introduciendo un termómetro hasta la mitad de la profundidad del picnómetro. *ransfirase con mucho cuidado el contenido del picnómetro a una cápsula de evaporación. )ntrod7"case la cápsula de evaporación con la muestra en una estufa a <6K M K 4C !55< M B 4J$, hasta peso constante. -áqu -áques ese e la mues muestra tra seca seca del del horn horno, o, dje djese se enfri enfriar ar a la temp temper eratu atura ra del labo labora rator torio io y determínese el peso del suelo seco con una apro&imación de 6.6
PESO UNITA UNITARIO: RIO: 9btener una muestra de K66gr, despus de pasarlo en el tami" 34 26, colocar la muestra en la probeta y llenar hasta <( con agua destilada, registrando la cantidad de agua utili"ada. -acar la muestra rápidamente y pesar. (a muestra secamos al horno para determinar el peso seco y N de humedad. 9btene nerr una una mues muestr tra a PESO VO PESO VOLU LUMÉ MÉTR TRIC ICO O SE SECO CO Y SU SUEL ELT TO (P (PVS VSS) S):: 9bte representativ representativa, a, despus de pasarlo pasarlo en el tami" 34 26. /eterminar el peso de la probeta luego agregar la muestra hasta el ras de la probeta luego pesar la probeta más el contenido.
EQUIVALENTE DE ARENA: 9btener una muestra de
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MECÁNICA DE SUELOS I óptima ópti ma de co comp mpact actac ació ión. n. El en ensa sayo yo pu pued ede e ser re real ali" i"ad ado o en tr tres es ni nive vele less de energía energía de compactación, compactación, conforme las especificaciones de la obra0 obra0 normal, intermedia y modificada. %9C*9 -*'3/'/0 *ener una muestra y pasarla por los tamices 5, A@2, A@F y 2. Esto se reali"a reali"a para determinar determinar el mtodo de prueba, prueba, luego obtener 2 ó K muestras muestras de suelo y a cada una se le deberá agregar agua en una proporción constante. Colocar en A capas la muestra en el molde y aplicarle 5K o K? golpes en cada capa con el martillo de K.K lb. 'demás los golpes deben ser aplicados en toda el área, girando el pisón adecuadamente. /espus enrasar el molde con una regla metálica quitando el collarín. 'demás se debe retirar la base y registrar el peso del suelo P molde. /espus de pesado, e&traer el suelo y tomar una muestra para el contenido de humedad, tomada de la parte central del molde. (uego llevar las muestras al horno para determinar la humedad. %9C*9 +9/)J)C'/90 *ener una muestra y pasarla por los tamices 5, A@2, A@F y 2. Esto se reali"a reali"a para determinar determinar el mtodo de prueba, prueba, luego obtener 2 ó K muestras muestras de suelo y a cada una se le deberá agregar agua en una proporción constante. Colocar en K capas capas la muestra en el molde y aplicarle 5K o K? golpes a cada capa con el martillo de <6 lb. 'demás los golpes deben ser aplicados en toda el área, girando el pisón adecuadamente. /espus enrasar el molde con una regla metálica quitando el collarín. 'demás se debe retirar la base y registrar el peso del suelo P molde. (uego de pesado, e&traer el suelo y tomar una muestra para el contenido de humedad, tomada de la parte central del molde. /espus llevar las muestras al horno para determinar la humedad.
C+R: El ensayo C: es un ensayo de penetración o pun"onamiento y además se mide el hinchamiento del suelo al sumergirlo durante 2 días en agua. -e compacta compacta una muestra muestra de suelo, suelo, con el óptimo óptimo contenido contenido de humedad humedad obtenid obtenido o en el %9C*9 %9C*9 +9/)J)C'/9 +9/)J)C'/9 y energía energía de compactacion compactaciones es deseadas, deseadas, en un molde cilíndrico cilíndrico de
APLICACIÓN
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MECÁNICA DE SUELOS I
RESULTADOS
C'()C'*' C93*E3)/9 /E =+E/'/
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MECÁNICA DE SUELOS I
D'3(9+E*G'
()+)*E (GH)/9, %('-*)C9, )3/)CE /E %('-*)C)/'/.
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MECÁNICA DE SUELOS I
%E-9 3)*')9 8 %E-9 I9(+*)C9
EH)I'(E3*E /E 'E3'
-%EE/8
%9C*9 E-*'3/'
9
MECÁNICA DE SUELOS I PROCTOR ESTANDAR 20.71 19.93 19.62 19.28 18.63
d(kN/m3)
/0
%9C*9 +9/)J)C'/9
C:
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MECÁNICA DE SUELOS I
CONCLUSIONES •
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El suelo e&traído del distrito de El *ambo, presentó una humedad natural del K,5N, un color negro roji"o y una conte&tura ligeramente dura. -u clasificación en el sistema ''-=*9 es0 'A> 'A> !<$ -u clasificación en el sistema -C-. D'I' :)E3 D'/'/' C93 'E3'. 3uestro suelo no presenta (G+)*E (GH)/9 (GH )/9 ni (G+)*E %(-*)C9, pues carece de finos, es un suelo granular, que en mayor porcentaje tiene arena. %osee una gravedad de sólidos de 5,?. El óptimo contenido de humedad para su compactación en el proctor modificado es de <6.5 N y en el proctor estándar es de F.KN. /e la granulometría se puede concluir que es un suelo permeable.
RECOMENDACIONES •
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tili"ar las normas antes descritas para cada ensayo y ce#irse a ellas para concluir con satisfacción el estudio del suelo. tili"ar los equipos necesarios descritos dentro de cada norma, solo utili"ar equipos normali"ados. tili"ar los equipos de trabajo como lo establece la norma tili"ar equipo de protección personal cuando se está dentro del laboratorio.
FOTOGRAFIAS
C'()C'*'
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MECÁNICA DE SUELOS I
C93*E3)/9 /E =+E/'/
D'3(9+E*G' %9 *'+)'/9
LÍMITE LÍQUIDO
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MECÁNICA DE SUELOS I
GRAVEDAD GRA VEDAD DE SOLIDOS S OLIDOS
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MECÁNICA DE SUELOS I
PESO UNITARIO
PESO VOLUMÉTRICO
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MECÁNICA DE SUELOS I EQUIVALENTE DE ARENA
-%EE/8.
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MECÁNICA DE SUELOS I
%9C*9 E-*'3/' E-*'3/' 8 +9/)J)C'/9.
C:
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MECÁNICA DE SUELOS I
BIBLIOGRAFÍA. • • • •
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