guia de laboratorio de suelos

Guia de Laboratorio de SuelosFACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA INGENIERÍA CIVILPROGRAMACIÓN DE LABORATORIO DE MECANICA DE SUELO

1. NOMBRE DEL CURSO. LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS

2. CODIGO. 0607

3. NIVEL. VI

4. INTENSIDAD HORARIA. DOS (2) HORAS SEMANALES

5. PERFIL DEL PROFESOR. GEOTECNOLOGO, ING. CIVIL O GEÓLOGO

6. JUSTIFICACIÓN

En todo proyecto de ingeniería que tenga que ver con el suelo como material

estructural o como material de construcción, es necesario para su óptimo desarrollo el

conocimiento de las propiedades físicas y mecánicas del suelo.

La investigación o estudio de estas propiedades se realiza mediante las pruebas o

ensayos de laboratorio pertinentes que han sido diseñadas con este objetivo

fundamental y que se desarrollan en el laboratorio de mecánica de suelos y también en

el campo.

El estudio de estas propiedades físicas y mecánicas del suelo es primordial para

determinar los parámetros del suelo relacionados con su resistencia, su deformabilidad

y sus características hidráulica y fin de detener un conocimiento razonablemente

preciso para predecir su comportamiento estructural en las obras de ingeniería

geotécnica

7. OBJETIVO GENERAL

Servir de complemento necesario del curso teórico de MECÁNICA DE SUELOS E

INGENIERÍA DE SUELOS, de manera que en forma paralela y coordinada con esta, se

ilustre al estudiante sobre todos los ensayos clásicos de laboratorio de mecánica de

suelos y sus aplicaciones prácticas, permitiendo así confrontar la teoría con la

observación directa de los fenómenos físicos.

Estudiar las propiedades físicas y mecánica de los suelos mediante los ensayos

pertinentes

Familiarizar al estudiante con los distintos tipos de suelo mediante la observación

visual

habituar al estudiante el uso de instrumentos de precisión

Practicar en la redacción y presentación de informes y datos de ingeniería8. CONDUCTA DE ENTRADA

Antes de realizar los laboratorios el estudiante debe revisar los aspectos teóricos pertinentes del laboratorio que va a realizar, esto le permitirá apreciar con claridad el desarrollo de este

9. CONTENIDO DEL CURSO

Durante el semestre académico, se realizarán los ensayos de acuerdo con las normas

dela ASTM principalmente y la AASHTO, siguiendo los experimentos del Manual del

Laboratorio de Mecánica de Suelos de la Universidad Tecnológica del Chocó”. También

se pueden utilizar los manuales que aparecen en la bibliografía.

UNIDAD 1GENERALIDADES

OBJETIVO ESPECÍFICO

Proporcionar al estudiante información de naturaleza general sobre algunas

definiciones básicas de mecánica de suelos

Dar al estudiante información sobre los procedimientos generales de laboratorio que

el estudiante debe emplear en la realización de las prácticas, para su propia seguridad

y el buen funcionamiento de los equipos

Ilustrar al estudiante en la preparación de los informes de laboratorio y su adecuada

presentación

TEMAS

Algunas definiciones básicas de mecánica de suelos, unidades de medidas, etc.

Manejo y cuidado del equipo de laboratorio

Normas técnicas para la presentación de los informes de laboratorio

BIBLIOGRAFIA BÁSICA

BOULES, Joseph. Manual de laboratorio de suelos en Ingeniería Civil

Editorial Mc Graw- Hill. 1982

UNIDAD 2

PRACTICA Nº 1 MUESTREO E IDENTIFICACION DE SUELOS

EN EL CAMPO

OBJETIVO ESPECÍFICO:

Dar a conocer al estudiante algunos métodos sencillos para la penetración y muestreo

de suelos

Enseñar al estudiante a recolectar información para dibujar un perfil de suelos simple

TEMAS

Métodos sencillos para el muestreo de suelos

Obtención de muestras alteradas e inalteradas y su utilización práctica

Elaboración de perfiles estratigráficos

Pruebas visuales y manuales para la identificación preliminar de los suelos en el

campo

BIBLIOGRAFÍA BÁSICA

BOULES, Joseph. Manual de Laboratorio de Suelos en Ingeniería Civil

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL CHOCÓ. Manual de Laboratorio de Suelos.

UNIDAD 3

PRACTICA Nº2. DETERMINACIÓN DE LA GRAVEDAD ESPECÍFICA DE UN SUELO

Y SUS PRINCIPALES RELACIONES GRAVIMÉTRICAS Y VOLUMETRÍCAS

OBJETIVO ESPECIFICO:

Este ensayo tiene como fin principal la determinación de la gravedad específica de un

suelo, así como estudiar su importancia en los diferentes ensayos y problemas que se

presentan en mecánica de suelos, así como en el estudio de las principales relaciones

gravimétricas y volumétricas

Teoría del ensayo

Aplicaciones prácticas

Visualizar los diagramas de fases del suelo en el laboratorio

Introducir al estudiante en el cálculo de algunas propiedades físicas del suelo tales

como: porosidad, relación de vacíos, contenido de humedad, saturación, peso unitario,

densidad relativa. Etc.

TEMAS

Teoría relacionada con los ensayos


BIBLIOGRAFÍA BÁSICA

BOULES, Joseph. Manual de Laboratorio de Suelos en Ingeniería Civil


UNIDAD 4

PRACTICA Nº 3 ENSAYO DE LIMITES DE CONSISTENCIA


Medir la plasticidad de los suelos

Enseñar al estudiante el procedimiento de determinación de los límites líquidos,

plástico y de retracción de un suelo

Determinar los parámetros de plasticidad para clasificar los suelos finos y darles un

nombre técnico

TEMAS

Teoría de los ensayos

Aplicación a la clasificación de los suelos finos



UNIDAD 5

PRACTICA Nº 4 ENSAYO DE GRANULOMETRÍA


Determinar el % en peso de los diferentes tamaños de granos de un suelo y con

estos datos construir su curva granulométrica

Conocer las aplicaciones prácticas del análisis granulométrico en las

clasificaciones de suelos, según la USC y la AASHTO

TEMAS

Teoría relacionada con el ensayo

Método de tamizado para suelos granulares

Método de sedimentación para suelos finos



UNIDAD 6PRÁCTICA Nº 5 ENSAYO DE COMPRESIÓN INCONFINADA


Introducir al estudiante a un procedimiento aproximado para evaluar la resistencia al

corte de suelos cohesivos

TEMAS

Teoría del ensayo




UNIDAD 7

PRACTICA Nº 6 ENSAYO DE CORTE DIRECTO


Familiarizar al estudiante, con un método para la determinación rápida de los

parámetros de resistencia al corte (C y O) de un suelo

TEMAS

Teoría del ensayo




10. METODOLOGIA DE ENSENANZA

Se inician las prácticas con una exposición general del tema, del procedimiento para el

ensayo correspondiente y sus aplicaciones, haciendo uso de las gráficas y formulas

previamente preparadas en el tablero o en un papelografo.

El profesor de la práctica permanece todo el tiempo de esta, con los estudiantes. Se

estimulará la participación de los estudiantes en las diferentes etapas de los ensayos.

11. FORMA DE EVALUACIÓN

Se califican los informes de laboratorio, un examen y se tendrá en cuenta la

participación activa del estudiante en las prácticas

12. BIBLIOGRAFÍA GENERAL

ARANGO VELEZ, Antonio. Manual de Laboratorio de Mecánica de Suelos. Universidad

Nacional de Colombia. Sede Medellín. Facultad de Minas. 1985

BOWLES, Joseph. Manual de Laboratorio de Suelos en la Ingeniería Civil. Editorial Mc

Graw Hill. 1982.

ILLERA VELASCO, Esmeralda. Manual de Laboratorio de Mecánica de Suelos. Editorial

AC. Editores. 1998

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL CHOCÓ, Manual de Laboratorio de Suelos

PRACTICA Nº 1 MUESTREO E IDENTIFICACION DE SUELOS

EN EL CAMPO

OBJETIVO GENERAL:

En esta norma se describe la forma de obtener muestras de suelos cohesivos que

conserven la estructura y humedad que tiene en su estado natural, cuando pueden

tomarse superficialmente o de una profundidad a la que se llega por excavación a cielo

abierto o de una galería.

Las dimensiones, forma y demás características de las muestras inalteradas, dependen

del tipo de ensayo.

OBJETIVO ESPECÍFICO:

Dar a conocer al estudiante algunos métodos sencillos para la penetración y muestreo

de suelos

Enseñar al estudiante a recolectar información para dibujar un perfil de suelos simple

Identificar visualmente una muestra de suelo para poder clasificarla.

DEFINICIONES:

Para las partículas retenidas en el tamiz de 75 mm (3”), se sugieren las siguientes

definiciones:

Fragmentos: Partículas de roca que no pasan una malla con abertura cuadrada

de300 mm (12”).

Guijarros: Partículas de rocas que pasan una malla con abertura cuadrada de 300

mm (12”) y quedan retenidas en un tamiz de 75 mm (3”).

Grava: Partículas de rocas que pasan un tamiz de 75 mm (3”) y quedan retenidas

sobre un tamiz de 4.75 mm (#4) con la siguientes subdivisiones:o Gruesa: Pasa tamiz de 75 mm (3”) y queda retenido sobre el tamiz de 19 mm (3/4”)

o Fina: Pasa el tamiz de 19 mm (3/4”) y queda retenida sobre el tamiz de4.75 mm (#4).

Arena: Partículas de rocas que pasan un tamiz de 4.75 mm (#4) y quedan retenidas

sobre un tamiz de 75 m (#200) con las subdivisiones siguientes:o Gruesa: Pasa tamiz de 4.75 mm (#4) y queda retenido sobre tamiz de 2.0 mm (#10).

o Media: Pasa tamiz de 2.0 mm (#10) y queda retenida sobre tamiz de 425m (#40).

o Fina: Pasa tamiz de 425 m (#40) y queda retenido sobre el tamiz de 75m (#200).

Arcilla: Suelo que pasa tamiz de 75 m (#200); puede utilizarse para mostrar la

plasticidad (consistencia como de masilla) dentro de un cierto intervalo de humedad,

pero que muestra considerable resistencia cuando se seca al aire. Para su

clasificación, una arcilla es un suelo de grano fino, o la porción fina de un suelo con un

índice de plasticidad igual o mayor que cuatro, para el cual la coordenada que

representa el índice plástico contra el limite liquido de la carta de plasticidad cae por

encima de la línea “A”.

Limo: Suelo que pasa tamiz de 75 m (#200), ligeramente plástico o no plástico y que

exhibe poca o ninguna resistencia cuando se seca al aire. Para clasificación, un limo es

un suelo de grano fino, o la porción fina de un suelo con índice plástico menor que

cuatro o para el cual la coordenada del índice plástico contra el límite liquido cae por

debajo de la línea “A”, en la carta de plasticidad.

Arcilla Orgánica: Una arcilla con suficiente contenido orgánico como para influir en

las propiedades del suelo. Por clasificación una arcilla orgánica es un suelo que seria

clasificado como arcilla, excepto que el valor de su limite liquido después de secado en

el horno es menor que el 75 % de dicho valor antes de secarse.

Limo Orgánico: Un limo con suficiente contenido orgánico como para influir en las

propiedades del suelo. Por clasificación, un limo orgánico es un suelo que seria

clasificado como limo pero excepto que su valor de limite liquido después de secarse

en el horno es menor que el 75 % de dicho valor antes de secarse.

Turba: Un suelo primordialmente de textura vegetal en estados variables de

descomposición, usualmente con olor orgánico, color entre carmelita oscura y negro,

consistencia esponjosa y contextura que varia desde fibrosa hasta amorfa.

EQUIPOS Y MATERIALES

Herramientas para tallar la muestra

Recipiente para derretir la parafina

Herramientas para excavar (Pala, Barreto, etc.)

Parafina o velas

Hornillo para calentar la parafina o vela

Recipientes para transportar las muestras (bolsas, caja de madera, lata, etc.)

Brochas para untarle la parafina a la muestra

PROCEDIMIENTO

Se descubre la capa de la que se pretende tomar la muestra, bajando la excavación a

la profundidad precisa, se alisa la superficie marcando el contorno de la que ha de ser

la parte superior de la muestra.

Se excava una pequeña zanja alrededor de la marca, dejando entre el borde de la

muestra y el borde interno de la zanja unos 10 cm. Mas o menos con el propósito de

que este proceso de excavación no afecte la muestra, esta zanja debe ser lo

suficientemente ancha para permitir el tallado, parafinado y corte final de la muestra.

Después de haber tomado la muestra inalterada se procede a realizar una

clasificación visual de las paredes del hueco, en la cual se mostrara el color y el tipo de

suelo.

Luego se procede a tomar muestras alteradas a distintas profundidades de la

excavación depositándolas en bolsas bien amarradas para que no pierdan su humedad

natural. Estas bolsas deben de venir bien marcadas (fecha, profundidad, hora de toma

de la muestra, estado del clima, etc.).

INFORME

Explicar con sus propias palabras el procedimiento que realizo desde que salió del

laboratorio hasta que regreso al mismo.

Realizar un perfil del terreno en el cual hizo la excavación (grafico).

Mencionar los diferentes tipos de suelo que encontró durante la excavación.

Encontrar el porcentaje de humedad que tienen cada una de las muestras que su

grupo recolecto a las diferentes profundidades y explique el comportamiento de estas

humedades con respecto a la profundidad.

GENERALIDADES

DEFINICIONES

Suelo:

Sedimentos u otras acumulaciones no consolidadas de partículas sólidas producidas

por desintegración física y la descomposición química de las rocas, que puede contener

o no materia orgánica.

Roca:o Para el ingeniero civil: Material mineral natural sólido duro, que se presenta en

grandes masas o en fragmentos de tamaño considerable

o En Geología: Es todo agregado natural de partículas minerales, sin repara en su

grado de cohesión o dureza, ni en el tamaño de la masa o de los fragmentos. Así

quedan cubiertos por tal denominación material tales como arcillas blandas o como

arenas sueltas.

Mecánica de Suelos:

Puede ser definida como la aplicación de las leyes y los principios de la mecánica y de

la hidráulica a los problemas de ingeniería que se relacionan con el suelo como

material estructural.

También puede definirse como la rama de la ingeniería civil que estudia las

propiedades, el comportamiento y la utilización de los suelos como material

estructural.

Laboratorio de Suelos:

Es la herramienta por la cual la mecánica de suelos estudia las propiedades y el

comportamiento de los suelos como posible material estructural.

Estructura:

Es una combinación de elementos de uno o varios materiales, dispuestos de forma

apropiada para resistir esfuerzos y deformaciones en atención a conseguir una

construcción segura y estable.

CLASIFICACIÓN PRIMARIA DE LOS SUELOS

Cascajo o gravas y arenas: Son llamadas grueso granulares o simplemente

gruesos o granulares

Limos y arcillas: Fino granulares o finos

PROPIEDADES DE LOS SUELOS

Es el suelo el material estructural más complejo para la investigación, por que en él se

suman las siguientes complicaciones:

Tiene el mayor número de propiedades para estudiar.

Es el más heterogéneo. En la mayor parte de los casos, especialmente tratándose de

suelos “in-situ”, sus propiedades varían en gran manera en el espacio.

La influencia de las variaciones del contenido de agua en sus características de

resistencia y deformabilidad es muy grande. Esto hace que sus propiedades cambien

notablemente en el tiempo, en gran número de casos

Las características de deformabilidad se modifican de manera significativa con el

cambio en la magnitud de las cargas, lo cual hace más difícil su medida y aplicación de

los resultados de estudios a la predicción del comportamiento futuro del suelo.

Las propiedades importantes de los suelos desde el punto de vista de la ingeniería son

esencialmente las siguientes:

Tamaño, forma y disposición de los granos: granulometría, textura y estructura.

Propiedades de la fracción de partículas muy finas de un suelo.

Porosidad.

Densidad: de la parte sólida y del conjunto sólido–poros.

Contenido de humedad y su influencia.

Consistencia y plasticidad.

Permeabilidad y característica del agua intersticial: sus diversas formas, el

nivel freático, presiones intersticiales, movimientos de agua a través del suelo;

capilaridad.

Deformabilidad: deformaciones plásticas, elásticas, por consolidación y por

compactación. Compresibilidad, expansibilidad y retracción.

Resistencia al corte: los parámetros de cohesión y resistencia por fricción interna en

los granos. Relación esfuerzo–deformación.

Característica de compatibilidad de los suelos.

Característica de estabilización con adicción de otros elementos, como cemento,

materiales bituminosos o productos químicos.

Contenido de materia orgánica y de otros elementos perjudiciales.

Acción disolvente o química del agua y de otros agentes.

Discontinuidades en la masa del suelo en el terreno: estratificación, fisuras, grietas,

fallas, etc.

RELACIONES GRAVIMÉTRICAS Y VOLUMÉTRICAS EN UN SUELO

INDICE DE POROS O RELACIÓN DE VACIOS (e)

Es la relación del volumen de los vacíos Vv y el volumen de los sólidos Vs de un

volumen de material, expresado como decimal.

En la práctica no se encuentran valores menores de 0.20 (arenas con finos muy

compactados) ni mayores de 0.15, en casos de arcillas orgánicas muy compresibles.

POROSIDAD (n)

Se define como la relación, en porcentaje, del volumen de vacíos al volumen total.

CONTENIDO DE HUMEDAD (w)

La relación entre el peso del agua de un suelo Ww y el peso de los sólidos Ws del mismo

se conoce como contenido de humedad; se expresa en porcentaje.

Nota: en los suelos se encuentran contenidos de humedad entre límites muy amplios.

Se ha encontrado valores de1.400% en arcillas japonesas.

PESO UNITARIO ()

Es la relación entre el peso del suelo y su volumen total, con unidades de peso por

unidad de volumen.

GRADO DE SATURACIÓN (S)

Es la relación entre el volumen del agua y el volumen de vacío de un suelo. Se expresa

como porcentaje; varia de 0% (suelo seco) a 100% (suelo totalmente saturado).

PESO DE LOS SÓLIDOS

Es la relación del peso de los sólidos al volumen de los mismos

DENSIDAD DEL SUELO

Está puede ser densidad húmeda del suelo y densidad seca del suelo.

DENSIDAD HÚMEDA DEL SUELO h ó m

Se define como la relación del peso total de la masa de suelo (sólidos más agua) a su

volumen total (sólidos más poros).

DENSIDAD SECA DEL SUELO (d)

Se define como la relación del peso de los sólidos al volumen total de la masa de suelo.

DENSIDAD SATURADA sat

Se llama así a la densidad húmeda del suelo saturado.

DENSIDAD SUMERGIDA (’)

Se llama de esta manera al peso unitario neto del suelo sumergido, o sea el que se

obtiene después de restar del peso total de la masa de suelo, la fuerza hacia arriba

debido al empuje, y dividir luego por el volumen total.

GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS SÓLIDOS (Gs)

Es la relación entre el peso unitario de los sólidos de un suelo y el peso unitario del

agua

CONTENIDO DE AIRE ac

Es la relación, en porcentaje, del volumen de aire al volumen de vacíos o poros.

PRACTICA Nº 2 ENSAYO DE LIMITES DEL CONSISTENCIA

INTRODUCION

Una de las propiedades mas importante de los suelos finos cohesivos es la plasticidad; la cual se define como la propiedad que presentan esos suelos de poderse deformar hasta cierto limite sin romperse.

Esta propiedad y otra igualmente importe son modificadas por el contenido de agua,

pues esta cambia la fuerza de interacción entre partículas y por ende el

comportamiento del suelo.

A las arcillas, y a los suelos de grano finos afines, se le puede dar consistencia

semilíquida mezclándolos con agua.

Cuando este contenido de humedad se reduce por evaporación y volvemos a mezclar

la muestra, obtenemos un material plástico o como masilla. Si el contenido de

humedad se reduce mas, el material se hace semisólido y se rompe o se deforma. El

campo dentro del cual el suelo tiene consistencia plástica se llama estado plástico.

Consistencia semisólida Consistencia plástica Consistencia semilíquida

Limite Plástico Límite Líquido

El limite liquido (LL) es el contenido de agua del material en el limite superior de su

estado plástico.

El limite plástico (LP) es el contenido de agua del material en el limite inferior de su

estado plástico.

El limite liquido se logra determinando parejas de valores (w, no de golpes) para

obtener una curva. Se comienza con la muestra no muy humedad (mayor numero de

golpes) y se van haciendo sobre la misma muestra incrementos de agua para tener un

intervalo comprendido entre 6 y 36 golpes, en el cual se obtiene una línea recta.


Medir la plasticidad de los suelos

Enseñar al estudiante el procedimiento de determinación de los límites líquidos,

plástico y de retracción de un suelo

Determinar los parámetros de plasticidad para clasificar los suelos finos y darles un

nombre técnico

EQUIPOS

Casuela de casagrande calibrada

Ranurador

Balanza con aproximación de 0.1 gr.

Horno

Tamiz #40

Espátulas

Placa de vidrio

Agua limpia

Recipientes para las muestras

TIPO DE MUESTRA Y CANTIDAD

Alterado, aproximadamente unos 200 gr. Pulverizados y pasados por el tamiz numero

40

PREPARACIÓN DE LA MUESTRA

La muestra para el ensayo preferiblemente debe secarse al aire libre, pues el secado al

horno altera sensiblemente el valor de los límites.

PROCEDIMIENTO

Se pulveriza el material, aproximadamente unos 200 gr. sobre una superficie limpia

lisa.

Se cierne la muestra pulverizada a través del tamiz #40 y se descarta el material

retenido en el.

Se mezcla con agua el suelo que pasa el tamiz #40 hasta que tiene la consistencia de

una pasta espesa y suave. Se cubre con un paño o papel húmedo y se le deja reposar

por lo menos una hora.

Después de haber pasado la hora antes de empezar ha realizar el ensayo se mezcla la

muestra una vez mas, luego se pasa material suficiente desde el plato de mezclar a la

cuchara de bronce del aparato del limite liquido, llenándolo aproximadamente un tercio

del total.

Se sostiene la cuchara y usando la espátula para mezclar y extender el material, se

forma una torta alisada de un centímetro en el punto de máxima profundidad.

Se toma el acanalador o ranurador.

El suelo que esta en la cuchara se divide con un fino trazo del acanalador de manera

que la muestra quede con un surco claro y bien definido.

Se debe limpiar el ranurador frotándolo con los dedos antes de ponerlo aparte, pues si

el suelo se seca en la herramienta se pierde tiempo en limpiarlo mas tarde.

Con el mecanismo de golpear limpio y seco, y con la altura de caída bien ajustada, se

coloca la cuchara en el aparato y se gira la manivela a razón de

aproximadamente dos golpes por segundo y se cuentan el numero de golpes

necesarios para serrar el fondo de la ranura en una distancia de aproximadamente un

centímetro.

De la parte que se une se toma una muestra para llevarla al horno y conseguir el

contenido de humedad.

De la muestra que me quedo en el vidrio separo una parte para posteriormente

realizar el ensayo de límite plástico.

Luego se continúa con el ensayo repitiendo cada uno de los pasos anteriores hasta

tomar unos cuatro puntos.

El intervalo de golpes para cada uno de los puntos varía de la siguiente manera: el

primer punto entre 31 y 36 golpes, el segundo punto entre 26 y 30, el tercer punto

entre 21 y 25, y el cuarto punto entre 16 y 20.

La pequeña muestra que se separo para realizar el límite plástico se deja secar hasta

que alcance una consistencia tal que el material no se adhiera a las manos, pero que

no obstante, pueda ser enrollado en forma de bastoncitos o pequeños cilindros, sin que

se desmenuce.

Se toma la mitad de la muestra y se hace rodar con la palma de la mano sobre una

superficie limpia y lisa hasta formar un bastoncito de aproximadamente 3 mm de

diámetro y 8 cm de longitud.

Se toma el bastoncito y se aprieta para formar una bola, luego se enrolla de nuevo.

Se repite el punto dos, reduciéndose gradualmente el contenido de humedad al

evaporarse el agua según se manipula la muestra, motivando que los bastoncillos se

vallan haciendo más rígidos.

El limite plástico (LP) se alcanza cuando el bastoncillo se rompe en varias piezas al ser

rodado.

Coloque inmediatamente el cilindro desmoronado en una pequeña caja metálica para

determinar el contenido de humedad.

Luego se repite el mismo proceso para la segunda muestra.

INFORME

Encontrar el limite liquido (LL).

Encontrar el limite plástico (LP).

Encontrar el índice de plasticidad (IP).

Clasificar el suelo en la carta de plasticidad.

PRACTICA Nº 3 ENSAYO DE GRANULOMETRÍA

INTRODUCCIÓN

La determinación de la distribución de las partículas de un suelo en cuanto a su tamaño, se llama análisis granulométrico; se hace por un proceso de tamizado en suelos de grano grueso, y por un proceso de sedimentación en agua en suelos de grano fino.

Según sean las características de los materiales finos de las muestras, el análisis con

tamices se hace bien con la muestra entera, o bien con parte de ella, después de

separar los finos por lavado.


Determinar el % en peso de los diferentes tamaños de granos de un suelo y con estos

datos construir su curva granulométrica.

Conocer las aplicaciones prácticas del análisis granulométrico en las clasificaciones de

suelos, según la USC y la AASHTO.

EQUIPOS

Balanza

Juego de tamices

Recipiente para el material

Cuarteador

Brocha

Recipiente para lavado


La muestra es proveniente del rio, es una muestra alterada y su cantidad depende del

tamaño máximo que presente la muestra

Diámetro máximo Cantidad de la muestra

3” 5000 gr.

2” 4000 gr.

1 ½” 3500 gr.

1” 3000 gr.

¾” 2500 gr.


Se mezcla y amontona la muestra sobre el piso, las paladas deben verterse sobre el

centro formando un cono, de modo que el suelo al vaciarse ruede hacia la base por

todas las direcciones.

Aplastar el cono que se había formado con una pala, extendiéndolo y formando una

capa circular de espesor uniforme.

Luego se toma esta muestra y con una pala se divide en cuatro partes para luego

tomar los cuartos contrarios.

Con estos cuartos que se toman se vuelven a mezclar y se repite el mismo

procedimiento hasta que se obtenga la cantidad que se necesita.

PROCEDIMIENTO

Se seca la muestra al aire libre o en la estufa.

Se pesa la muestra después de enfriada y se registra el peso.

Se desmoronan los terrones que se formen en el proceso secado.

Dejamos que se enfrié para luego pesarlo.

Se pesa cada uno de los tamices.

Se lleva la muestra al juego de tamices ordenados de mayor a menor (los mas gruesos

arriba y los mas finos abajo) con una cazoleta en la parte de abajo, se coloca la tapa en

la parte alta y se sacude la tapa vigorosamente con un movimiento rotatorio horizontal,

se agitan de vez en cuando, dejándolo caer ligeramente sobre un libro o una superficie

blanda. Este procedimiento debe realizarse por un tiempo aproximado de 15 minutos.

Luego se pesan cada uno de los tamices con el material retenido en ellos.

INFORME

Porcentaje que pasa

Dibujar la curva de distribución granulométrica según el tamaño de los granos, hacer

esto en papel semilogaritmico.

Encontrar los coeficientes de uniformidad y contracción.

Clasificar el suelo

PRÁCTICA Nº 4 ENSAYO DE COMPRESIÓN INCONFINADA

INTRODUCCIÓN

El ensayo de compresión simple o inconfinada es uno de los mas usados para

determinar la resistencia al corte de los suelos cohesivos, por su rapidez y economía,

obteniendo resultados muy aceptables; en comparación con otros procedimientos mas

refinados o complicados, se le considera una forma particular del ensayo triaxial.

La prueba consiste en aplicar una carga vertical a un cilindro de suelo cohesivo o

semicohesivo sin soporte lateral, hasta fallarlo.

Los siguientes valores son resistencias típicas de arcillas, clasificadas según su

consistencia.

CONSISTENCIA RESISTENCIA SIN DRENAR (Kg. / cm2)

Muy blando <0.125 Blando 0.125 – 0.25

Medio 0.25 – 0.50 Duro 0.50 – 1.0 Muy duro 1.0 – 2.0 Rígida > 2.0


Introducir al estudiante a un procedimiento aproximado para evaluar la resistencia al

corte de suelos cohesivos.

Determinar por el método más sencillo y conservador la resistencia al corte del suelo

en condiciones no drenadas.

EQUIPOS

Tallador para la muestra (tubo PVC de diámetro 2”).

Cuchillo para pulir la muestra

Calibrador para medir la muestra

Balanza de 0.1 g. de sensibilidad.

Maquina de compresión simple.

Horno de laboratorio


Inalterada con humedad natural.

Cilindro que cumpla relación de esbeltez: h / d = 2 a 2,5


Se extrae del tubo de PVC la muestra y con el cuchillo se pule la muestra hasta que

alcance la relación de esbeltez necesaria o las medidas especificadas anteriormente.

PROCEDIMIENTO DE ENSAYO

Instalar la muestra preparada en la maquina de ensayo con su eje vertical tan cerca

como sea posible de la platina de carga, accionando a continuación, si es el caso, para

que entren en contacto el extremo superior del cilindro y el cabezal del dispositivo de

carga.

Una vez conseguido el acoplamiento de la muestra se inicia el proceso de carga de

forma que la velocidad de deformación unitaria este entre 1% y 2% mínimo de la altura

de la probeta o que su rotura se produzca entre 1 minuto o 10 minutos.

En el ensayo se toman lecturas cada 0.25 mm de deformación vertical. Como la curva

esfuerzo – deformación es plana en su inicio, se toman lecturas cada 0.50 mmy

cada 1.25 mm.

Se comprime la muestra hasta obtener una falla bien definida y desarrollada de la

muestra.

Una vez finalizado el ensayo se dibuja un esquema de las caras de la muestra fallada y

si el plano de corte o de falla esta bien definido se mide el ángulo que forma con la

horizontal.

Se determina la humedad de la muestra.

CALCULOS

La deformación axial se calcula de la siguiente manera

ΔL

ε = --------

Lo

ΔL: Cambio de longitud o altura de la muestra

Lo: Longitud inicial de la muestra

Area corregida o sección untaría de la muestra

Ao

Ac = ----------

(1 – ε)

Ao: Area inicial de la muestra

INFORME

Presentar los resultados en la tabla de datos.

Dibujar la curva Esfuerzo – Deformación.

Dibujar los esquemas de la muestra fallada.

Determinar el contenido de humedad de la muestra.

Estimar la densidad humedad y seca de la muestra.

En base a la resistencia determinar la consistencia de la muestra.

Determinar la cohesión o resistencia sin drenar (C).

Obra: PRACTICA ACADEMICAProfundidad: Sondeo: Fecha:

Deformación

Deformación

1-Deformació

n Lectura de CargaArea

Correg.Resistenci

a Medidas de la muestra(0.01 mm) Unitaria Unitaria Carga (Kg.) (cm2) (Kg./cm2)

0

25 Diámetro:

50

75 Altura:

100

125 Area:

150

175 Volumen:

200

Contenido de agua225

250 Peso hum.:

275

300 Peso sec.:

325

350%Humedad:

375 Peso unitario (Gr/cm3)400

425P. Uni. Hum.

450

475 P. Uni. Sec.

500

525 Kanillo: 0.1455

550

575Resistencia:

600

625Consistencia:

ESQUEMAS DE LA MUESTRA EN LA FALLAOBSERVACIONES:

PRACTICA Nº 5 ENSAYO DE CORTE DIRECTO

INTRODUCCIÓN

El ensayo de corte directo es un ensayo muy sencillo y fácil de hacer. El ensayo

consiste en colocar la muestra en la caja de corte constituida por dos marcos divididos

horizontalmente, cuya parte inferior va fija y la superior queda libre para moverse y

romper la muestra por su plano medio. Esta prueba se realiza en dos etapas, a saber:

Consolidación, o aplicación de carga normal.

Corte de la muestra.

Para la primera etapa se aplica una presión vertical conocida y se observa el

movimiento del deformímetro hasta que cese el asentamiento bajo cada uno de los

incrementos de presión aplicados. Usualmente en esta etapa se permite que se

consolide completamente.

En la segunda etapa, para el corte, se aplica una fuerza horizontal al marco superior

hasta que ocurra la falla de la muestra en el plano medio. Se prueban a la falla un

mínimo de tres muestras, bajo tres diferentes muestras normales.

OBJETIVO

Determinar rápidamente los parámetros de resistencia al corte “C” y “φ” para un suelo

cohesivo.

EQUIPO

Aparato de corte (electrónico o manual).

Anillo o marco cortador con la parte inferior afilada para preparar la muestra.

Caja de corte.

Calibrador.

El aparato de corte responde a la idea mas intuitiva para medir la resistencia de los

suelos. Esta constituido por la caja de corte, un marco de carga para aplicar la fuerza

vertical y un dispositivo de carga para dar la fuerza horizontal

TIPO DE MUESTRA

Inalteradas, o compactadas.


De un bloque grande o de un tubo shelby (4” de diámetro) se moldean tres o cuatro

muestras con un espesor de 2 a 3 cm y 5 cm de lado, si el anillo es cuadrado,

ayudados del marco cortador para determinar muy bien las dimensiones de cada una

de las muestras y lograr que sus pesos sean aproximadamente iguales.

En el caso de muestras compactadas se obtienen del molde de Proctor. En este caso

se labra el espécimen a mano y se ajusta en la caja de corte.

Las muestras se pesan y se miden después de haberse enrasado ambas caras.

En suelos preconsolidados se puede necesitar 6 muestras para realizar dos ensayos de

corte directo: uno con presiones menores a la carga de preconsolidación y otra con

presiones iguales y mayores a dicha carga.

PROCEDIMIENTO DE ENSAYO

Colocar la muestra en la caja de ensayo cuyo marco tienen piedras porosas saturadas

para permitir el drenaje, centrando dicho conjunto en el dispositivo, y fijando con

pasadores los dos marcos que deben tener como mínimo una separación apenas

mayor que el tamaño de la partícula mas grande del suelo.

Centrar el marco de carga para aplicar carga vertical, seguidamente se instala el

deformímetro donde se observaran los asentamientos en la etapa de consolidación

hasta que cesen completamente, tomando el valor final de deformación. Los esfuerzos

normales a aplicar varían de 0 a 10 Kg./cm2.

Si por ejemplo σn1 = 0.5 Kg./cm2, σn2 = 1.0 Kg./cm2 y σn3 = 1.5 Kg./cm2

Y el area del marco = 5.0*5.0 = 25 cm2

Fv1 = 0.5*25 = 12.5 Kg. = 13 Kg.

Fv2 = 1.0*25 = 25.0 Kg.

Fv3 = 1.5*25 = 37.5 Kg. = 38 Kg.

Dichas cargas se colocan en tres incrementos para efectos de consolidación así:

Para Fv1 los incrementos serán: 0 – 4, 4 – 8, 8 – 13 Kg.



Una vez terminada la consolidación, se desacopla el deformímetro y se acoplan los

registradores de carga y desplazamiento horizontal, cuidado de quitar los pasadores de

acero colocados para la consolidación, pero sin quitar el marco de carga vertical

aplicado. Queda lista la muestra para la segunda etapa de corte.

Para el corte propiamente dicho se aplican cargas tangenciales hasta la falla de la

muestra.

Sise utiliza el método de deformación controlada se toman los valores de deformación

cada 5 milésimas de pulgadas y después de 20 continuar cada 20 milésimas de

pulgadas.

Repetir el procedimiento en las otras 2 o 3 muestras para poder tener la envolvente de

falla.

A las muestras ensayadas se les determina contenido de humedad.

CÁLCULOS

Esfuerzo normal = σn = N / A donde:

N: carga normal total aplicada para la consolidación.

A: área de la sección transversal de la muestra

Esfuerzo cortante = τ = Tmax. / Ac donde:

T: fuerza tangencial aplicada y leída para cada valor de deformación y previamente

definido.

Ac: área transversal corregida. Al valor del lado de la muestra se le resta la

deformación obtenida y se multiplica por el lado que no sufrió deformación.

EL INFORME

Descripción del tipo de dispositivo utilizado en el ensayo.

Identificación y descripción de la muestra, incluyendo si el suelo es inalterado,

remoldeado, compactado o preparado por otros medios.

Contenido inicial de agua.

Peso unitario seco inicial y peso unitario húmedo inicial.

Espesor inicial.

Se deben registrar todos los datos básicos del ensayo, incluyendo el esfuerzo normal,

desplazamiento de corte y los valores correspondientes de la resistencia al corte

máximo y residual cuando se indique, así como los cambios de espesor de la muestra.

Para cada probeta de ensayo se debe elaborar la curva esfuerzo de corte y

deformación unitaria en un grafico con escala aritmética.

Debe prepararse, igualmente, un grafico que incluya los valores para las tres probetas

de las fuerzas normales contra la resistencia al corte y determinar, a partir del mismo,

los valores efectivos del ángulo de fricción “φ”, y de la cohesión “C”.

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

Tipo de ensayo: _______ Fecha __________Peso húmedo: _________ Constante del anillo de carga: 0.03 Kg.Peso seco: ____________ Volumen del molde: ________Humedad: ____________ Altura del molde: __________Gravedad especifica: _________ Lado del molde: ___________Area del molde: ____________ Sondeo __________

Deform.

10-2 mm.

Carga aplicad

a

Deform.(cm)

Lado corre. (cm)

Area correg. (cm2)

Carga (Kg.)

Esf. Cortante

(Kg. / cm2)

Deform. Unitar

(100%)(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8)

guia de laboratorio de suelos

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