informe de suelos ii 1ra unidad

“Mecánica de Suelos II”

INTRODUCCION

El presente trabajo de investigación se realizara con la finalidad de determinar las propiedades físicas y mecánicas de los suelos, el cual nos provee información del comportamiento del suelo, que podrán servir como base para el diseño u ejecución de obras civiles.

Para determinar los tipos de suelos se realizó dos calicatas la primera de 1.50 x 2.00 x 3.00 metros de profundidad y la segunda de 1.50 x 2.00 x 3.00 metros de profundidad, donde además se clasificaron los distintos tipos de estratos encontrados, tras la perforación del área de las calicatas.

INTRODUCCION


Donde se proyecta construir unas Aulas, es significativo recalcar

que los resultados que se logren son sólo para el área establecida.

Posteriormente se realizó un metrado de cargas de las edificaciones

colindantes, para calcular los esfuerzos que producen en dichas

edificaciones, en la zona establecida para nuestro estudio; debido a que

en toda edificación debe realizarse un estudio de suelos y esfuerzos a los

que son sometidos, para el diseño de las cimentaciones de toda

estructura, debido a que estas soportaran las cargas y esfuerzos

transmitidos por los elementos estructurales.

En la actualidad es de vital importancia realizar una serie de suelos para

determinar el tipo de cimentación a diseñar debido a la variabilidad del

comportamiento de los suelos.

A continuación se realizaron pruebas y estudios correspondientes a cada

uno de los estratos extraídos, los cuales servirían de parámetros para las

recomendaciones técnicas a futuras edificaciones o construcciones en

dicha zona y así también, acrecentaremos nuestros conocimientos acerca

de los criterios de seguridad y responsabilidad necesarios en nuestra

carrera profesional

Por último, el presente de estudio se realizó con la finalidad de determinar

las propiedades, características y diferentes tipos de suelos subyacentes

que se conformen la zona a estudiar, extrayendo muestras y realizando

diversos estudios de laboratorio a los estratos extraídos

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MEMORIA DESCRIPTIVA

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MEMORIA DESCRIPTIVA

PROYECTO: Estudio de suelos en la I.E. Rosa Virginia – distrito de Alto de la Alianza.

1. INTRODUCCION

La presente Memoria Descriptiva señala el estudio de suelos realizado en el Distrito Alto de la Alianza, Provincia-Tacna, Departamento-Tacna. Donde se realizará la ejecución de dos calicatas, la primera de 2.00 x 1.50m de ancho; con una profundidad de 3.00m, en la segunda 2.00 x 1.50m de ancho; con una profundidad de 3.00, en la I.E. estatal Rosa Virginia Pelletier.

2. UBICACIÓN Y LÍMITES

El distrito Alto de la Alianza se ubica en el extremo sur occidental del país y al norte de la ciudad de Tacna, entre las coordenadas geográficas 17°59'31" de latitud sur y 70°14'44" de longitud oeste, con un nivel altitudinal de 620 msnm; datos referidos a la Plaza Quiñones del Centro Poblado La Esperanza, capital del distrito.

Las calicatas se ejecutarán la I.E. estatal Rosa Virginia Pelletier de la Asociación de Leoncio Prado; que políticamente se ubica en:

UBICACIÓN Y LÍMITES

Distrito : Alto de la Alianza Provincia : TacnaDepartamento : Tacna

El distrito fue creado mediante Ley Nº 23828 del 09 de Mayo de 1984 y redelimitado con Ley Nº 27415 del 02 de febrero del 2001. Cuenta con una extensión actual de 407.56 km2; Limitando de la siguiente forma:

Norte:Distrito de Inclán y Provincia de Tarata.

Sur:Ciudad de Tacna.Este:Distrito de Ciudad Nueva.

Oeste:Ciudad de Tacna.

LINDEROS

Por el norte : Calle Santa Rosa De LimaPor el sur : Av. General VarelaPor el sur oeste : Av. Felipe VelascoPor el sur este : Calle España

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SUPERFICIE Área Total : 3490.48 m2 Área construida : 523 m2 Área por construir : 1801.567 m2

PERÍMETRO

El perímetro es de 224ml

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GENERALIDADES


1. OBJETIVO GENERAL

Determinar las propiedades físicas del suelo; de la zona específica donde se encuentra ubicada la I.E. Rosa Virginia distrito de Alto de la Alianza.

2. OBJETIVOS ESPECIFICOS

Obtener la mayor información con respecto a los ensayos realizados, de las

muestras extraídas para el estudio de las propiedades físicas del suelo

GENERALIDADES

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Recopilar información correspondiente a la zona a estudiar, así como

los linderos señalados.

Compilar información correspondiente al distrito señalado, geología de la

zona, condiciones climáticas y antecedentes históricos del lugar trabajado.

Determinar si el suelo estudiado es resistente a diferentes fuerzas naturales

y/o externas que les sea aplicado,

3. CONDICIONES CLIMÁTICAS (·)

3.1 Clima

El distrito de Alto de la Alianza por su ubicación tiene un clima húmedo durante el invierno y semicalido el resto del año., con ausencia de lluvias.

3.2 Temperatura

Temperatura máxima promedio : 32 ºC

Temperatura mínima promedio : 8 ºC

Temperatura media promedio : 18.6 ºC

3.3 Precipitación Pluvial

Las precipitaciones pluviales son de pequeña magnitud durante los meses de invierno, junio, julio y agosto principalmente, en este mismo periodo es de esperar la presencia de neblinas.

ES

TA

CIÓ

N

TEMPERATURA (ºC) PRECIPITACIÓN

ABSOLUTA MEDIAMEDIA

ANOMALÍA TOTAL DÍAS ANOMALÍA

MAX MIN MAX MIN MAX MIN (MM) Nº (%)

ALTO DE LA

ALIANZA

28.2 12.0 26.6 14.7 20.6 0.0 -0.5 0.0 0 -100

INFORMACION METEOROLÓGICA, FEBRERO-2008 (-)

INFORMACION METEOROLÓGICA, ABRIL-2008 (-)

ESTACIONES PP (mm/10 años)

TMAX (° C/ 10años) TMIN (° C/10años)

ALTO DE LA ALIANZA

P. lluv Anual JJA Anual JJA

7


-1. 2(76% sig) 0. 17 0. 24 0. 29 0. 28

INFORMACION METEOROLÓGICA - JULIO 2010

ESTACION

TEMPERATURA (ºC)

DIAS MEDIA

MAX MIN MEDIA

ALTO DE LA ALIANZA

03-jul 18.6 8 13.3

04-jul 19.5 7.8 13.65

05-jul 19.3 7.5 13.4

3.4 Presión atmosférica

La presión atmosférica en el distrito de Alto de la Alianza es de 442

milibares (INEI)

3.5 Altitud

El distrito de Alto de la Alianza se sitúa a 579 m.s.n.m.

3.6 Vientos

Los vientos predominantes son de Sur-Oeste hacia el Nor-Este, con una fuerza máxima registrada durante los últimos años de 10 m/seg. Y teniendo una velocidad promedio del último año de 3,2 m/seg.

3.7 Asolamiento

En verano posee un promedio de 9 a 11 horas de sol diario, y el resto del año de 7 a 8 horas.

3.8 Hidrología

La cuenca del río Caplina y las quebradas que convergen en el valle se inicia desde los 00 a 900 m.s.n.m. en la cuenca baja, con precipitación anual de 10mm aprox. La cuenca intermedia abarca desde los 900 a 2000 m.s.n.m. con precipitación pluvial promedio anual de 10 a 50 mm aprox. Que no llega a recargar el acuífero. Existe alimentación parcial al acuífero por la infiltración del agua del río. La cuenca alta a partir de los 2000 m.s.n.m. a mas denominada también cuenca húmeda presenta

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precipitaciones promedio anual de 350 mm aprox. es donde se da la mayor alimentación del acuífero.

4. ANTECEDENTES HISTÓRICOS (1)

Mediante ley Nro 23828, el 09 de Mayo de 1984, se crea en el departamento de Tacna, el Distrito de Alto de la Alianza, cuya capital será el centro poblado la esperanza y redelimitado con Ley Nro 27415 del 02 de febrero del 2001.

La población del distrito tiene sus raíces, en gran parte de la migración del departamento de Puno y de la zona andina de Tacna. El ámbito distrital se encuentra sectorizado por el lugar de origen de la población actual del distrito; por ejemplo, el sector de Eloy G. Ureta y la Esperanza por personas provenientes de departamentos sureños (Moquegua, Arequipa y Cusco) y de distritos como Sama, Ite, Locumba y las provincias de Tarata: San Martín y Alto de la Alianza por Tarateños, Tarucacheños, Candaraveños y de otros distritos del interior del departamento y de los departamentos fronterizos, como puno en su mayor parte; el Cono Norte por habitantes provenientes de la región Puno, el Sector 5 por población llegada de la provincia de Candarave, Tarata y de otros lugares del pías.

La identidad de la población se pone de manifiesto a través de sus diversas costumbres y tradiciones traídas y conservadas de su lugar de origen. En el Distrito estas costumbres se viven con mayor ímpetu en las celebraciones de los carnavales, a partir del año 2003 el Municipio Distrital lo celebra con la Entrada de Carnaval “La Gran Nueva Alianza” de igual forma las festividades del “Nuevo Año Ayamara” (Machak Mara) y “Fiesta de las Cruces” en el mes de Mayo, "Santísima Virgen de Copacabana" (patrona del distrito) en el mes de agosto.

La actividad principal del poblador alto aliancista en los últimos años ha sido brindar servicios del comercio, transporte, restaurantes, hotelería, artesanía y otros servicios de mando medio. Siendo la principal ocupación del trabajador altoaliancista, independiente.

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5. ANTECEDENTES DE LA ZONA DE ESTUDIO

El terreno ateriormente se clasifica como un area netamente de cultivo, ya actualmente es una zona urbana y comercial en la que se puede encontrar variedades de estudio.

6. NORMATIVIDAD

E-030 : Diseño Sismorresistente.

E-050 : Suelos y Cimentaciones

7. FISIOGRAFÍA

El distrito de Alto de la Alianza posee características morfológicas de la región Yunga que va desde los 500m. Hasta los 2300 m.s.n.m.

8. TOPOGRAFÍA

La zona es de topografía suave. Se observan cerros que están sobre los 1,500m. de altitud; asimismo, vestigios de meteorización y erosión, generalmente de las rocas de origen debido a la erosion de las mismas rocas en la zona de estudio como lentes de estratos. Que han sido depositadas como material de pie de monte y de terrazas fluviales. En cuanto al terreno de estudio este presenta una pendiente variable ascendente considerable de sur a norte que oscila en 1.3% a 2.2%.

(·) Documento extraído del “SENAMHI”. (-) Documento extraído de “http://www.senamhi.gob.pe/pdf/region/tacna.pdf”(1) Datos brindados por la Municipalidad distrital de Alto de la Alianza

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GEOLOGIA Y SISMICIDAD DEL AREA EN ESTUDIO


1. GEOLOGIA GENERAL (*)

Se considera que durante casi todo el Mesozoico la zona habría constituido parte del geosinclinal andino; que por ese entonces era un fondo marino, en el que se acumulaban gruesas capas de sedimentos intercalados con emisiones volcánicas submarinas. El inicio de la orogenia andina, a finales del Cretácico, eleva a posiciones continentales los volúmenes volcánicos sedimentarios mesozoicos.

La cuenca baja de los ríos que cruzan el área, está asentada sobre rocas de origen ígneo y sedimentario, cuyas edades corresponden al Jurásico y Cretáceo Inferior. En este periodo de tiempo ocurrieron intensas actividades volcánicas, con levantamientos y hundimientos sucesivos del nivel del mar, dando lugar a la deposición de cuerpos lávicos con intercalaciones de lutitas

GEOLOGIA Y SISMICIDAD

DEL AREA EN ESTUDIO

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y calizas; producto de dicha actividad resultaron las formaciones Moquegua, Huaylillas, entre otros. El Pleistoceno está constituido por 500 m de espesor de cascajos, arenas y arcillas, los cuales a veces se encuentran entre mezclados, los regímenes de sedimentación han sido diversos, alternándose en ellos los del tipo turbulento con el laminar. Pero en el Holoceno impera la sedimentación arcillosa. Las arcillas cubren los cascajos y permiten que prosperen los campos agrícolas. En el cuaternario mas reciente hubo desequilibrios en el litoral es por esto que encontramos depósitos arenosos, limosos hasta aglomerados aluviónicos a cientos de metros sobre el nivel del mar. Todos estos materiales pertenecen a las descargas de los diferentes ríos y quebradas.

En el cuaternario se produjeron ligeros desplomes, hundimientos y levantamientos en el litoral, el acabado del perfil de la costa adquiere una configuración definitiva, concluyendo estos levantamientos con las formaciones de diferentes terrazas costaneras marinas escalonadas, las cuales así quedan constituidas las pampas, tablazos, las playas, los acantilados y la morfología definitiva del litoral. La litología representativa, está conformada por un estrato geológico compuesto por material piroclástico redepositado de Arenas Limosas con finos No plásticos y tobas volcánicas (Ceniza Volcánica) finos no plásticos en estado medianamente compacto hasta la profundidad estudiada (2.50 m.),

En la Zona de estudio encuentran bien expuestos los sedimentos de la formación Huaylillas apreciándose en toda la zona, los depósitos del Qr.-fluvial aluvional, son secuencias producto de la erosión y posterior sedimentación de los restos de la formación Huaylillas los cuales estratigráficamente están compuestos de una secuencia de areniscas arcósicas a tufáceas de color marrón claro a gris los cuales alternan en forma casi irregular con areniscas arcillosas y arcillas grises a rojizas estas areniscas son de grano fino a medio no plásticos, como la que se puede apreciar en el corte de las tres calicatas realizadas.

GEOMORFOLOGIA

En toda la zona de estudio está compuesta de planicies y pequeñas desniveles, donde se han depositado arenas limosas con presencia de material inorgánico. La forma es regular en toda la zona.

2. FORMACIONES GEOLOGICAS.

Se denomina formaciones geológicas a las capas de diverso espesor, extensión y ubicación, que se han constituido por la acumulaci6n de material volcánico, por la deposici6n de sedimentos, por acción de los procesos de erosión, conducidos generalmente hasta los fondos marinos. Estas capas de rocas volcánicas y sedimentarias corresponden a diferentes eras geológicas. En nuestra región la mayoría de las formaciones geológicas sedimentarias corresponde a la Era Mesozoica y fueron parte del Geosinclinal Andino;

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mientras que la formación volcánica en la región andina se constituyó desde fines del Mesozoico y durante la Era Cenozoica. Dando lugar al macizo cordillerano. Es importante destacar la presencia de la única formación sedimentaria de carácter continental o Formación Moquegua del Terciario Superior, que es una evidencia de un periodo de intensas lluvias en la zona sur del Perú. Estas capas o formaciones constituyen la columna geol6gica estructural de la corteza terrestre de nuestra región. Han sido plegadas y levantadas. Afloran por acción de los movimientos orogénicos y epirogénicos, procesos endógenos que evidencian la fuerza y actividad interna de la tierra y que han constituido los pliegues, fallas, horst y fosas tectónicas, emplazadas en las diversas formaciones. Muchos de estos hechos geológicos son visibles en las paredes o laderas de las quebradas o en los pisos costeños o interandinos. Mas aun hay otros hechos que han quedado cubiertos por los depósitos aluviales, morrenicos y fluvioglaciares del Cuaternario. AI respecto los estudiosos de la materia destacan las siguientes formaciones:

3. COMPLEJO BASAL DE LA COSTA.

(Era Precámbrica). - Composición: Compuesta de gneis, rocas metamórficas, que son las mas antiguas de la región y se colocan en la base de la columna estratigráfica. EI gneis es un ortogénesis granítico 0 granodiorítico macizo de grano medio a grueso y de un color claro. Las laminaciones tienen un ancho de 1-5 mm. y están compuestos de horblenda con mica, feldespatos y cuarzo. Se encuentra también pequeños diques de pegmatita que varia en su composición entre pegmatita típica compuesta de ortosa muscovita y cuarzo, y una roca que consiste completamente en cristales grandes de anfíbol (esquisto 0 anfibolita). Ubicación y extensión: Se ubica en la provincia de Tarata, y aflora a modo de una faja angosta de 12 Km de largo por 1 de ancho, cerca al Kilometro 60 del antiguo trazo de la carretera Tacna-Tarata, en la quebrada tributaria de la Quebrada de Chero por el lado Este, a la altura de Huacano Grande. Edad y correlación: Este gneis se puede correlacionar con los gneis del Precambriano que se encuentran en la costa entre Atico y Mollendo, llamado también Complejo Basal de la Costa (Bellido y Narvaez 1961). Se puede relacionar también con la Cordillera de la Costa o Arco Insular Precambriano. Medioambiente deposicional: Los gneis del Complejo Basal de Costa, los mas antiguos de la evolución geológica de la región y de la Tierra, pertenecen a la faja angosta que a modo de Arco Insular 0 Cordillera de la costa, se ubicaba a cientos de Km hacia el Oeste, separados por un mar interior, de los Escudos o Cratones Guyano, Brasilero, Patagonico conformantes de la Pangea, en la era Precambrica. FORMACION MACHAN\.

(Triásico Superior). Composición: Unidad estratigráfica de rocas sedimentarias marinas, constituida de areniscas calcareas de color marrón amarillento, de conglomerados finos de color marrón y lutitas negras en capas delgadas. Ubicación y extensión: Los afloramientos están distribuidos a ambos lados de la Quebrada Chero, formando parte del Cerro Machani en donde su afloramiento es mayor, cerros Chinchillan y Huacano, en el área espacial donde también afloran los gneis del Complejo Basal de la Costa. Edad y correlación: La Formación Machani superyace al gneis pre-cambriano y subyace a los

Volcanico Junerata. Aun no hay evidencias sobre la edad de la Formación. Los únicos restos son fragmentos de una Ostrea no diagnostica que indica una edad postpaleozoica y algunos restos de plantas no identificables. Esto hace

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que se ubique en el Triásico. Medioambiente deposicional: Las areniscas y conglomerados indican una depQsicion por corrientes moderadas 0 fuertes; la presencia de restos organicos marinos y terrestres, hacen pensar que se trata de un ambiente variable entre continental y neritico.

4. FORMACION JUNERATA.

(Triasico Superior). Composici6n: Secuencia de derrames volcanicos ácidos de color claro en la que se distinguen pequeños cristales de cuarzo dentro de una matriz feldespatica, así como bancos gruesos de andesitas de color gris verdoso y rojizo. Ubicación y extensión: Tiene su mejor afloramiento al Este de Palca, en el Cerro Junerata, con un grosor aproximado de 1500 m. Es una faja larga entre Vilavilani por el extreme Sur y los alrededores de Palquilla por el extreme Norte, de 25 km. aproximadamente. Se presenta como bancos de andesita porfiritica. Edad y correlacion: Superyace a la Formaci6n Machani, y yace’debajo de las calizas de la Formaci6n Pelado. Se supone representan una parte del Hettangiano y posiblemente una parte del Triasico Superior. Medioambiente deposicional: Es posible que la Formaci6n Volcanico Junerata haya sido islas volcanicas dentro del Geosinclinal, puesto que se sabe que la mayor parte de la regi6n andina estuvo sumergida durante el Triasico Superior y el Liasico Inferior.

5. SISMICIDAD (*)

El Perú está ubicado en una de las zonas de las áreas de actividad sísmica más activas del mundo, formando parte del cinturón circumpacífico. El registro de movimientos sísmicos en el Perú es impresionante, tanto por la dimensión de los eventos que han ocurrido como por el período del registro que comprende más de 400 años. La alta actividad sísmica está relacionada a los rasgos tectónicos de la región occidental de Sudamérica, tales como la Cordillera de los Andes y la fosa oceánica Perú– Chile, como consecuencia de la interacción de dos placas convergentes cuyo efecto es el proceso orogénico contemporáneo constituido por los Andes.

Dentro del territorio peruano se ha establecido diversas zonas sísmicas, las cuales presentan diferentes características de acuerdo a la mayor o menor presencia de los sismos. Según el mapa de zonificación sísmica, y de acuerdo a las Normas Sismo - Resistente E-030 del Reglamento Nacional de Edificaciones, a la localidad de Tacna le corresponde una Sismicidad alta de intensidad media mayor de IX en la Escala Mercalli modificado. El terremoto de Arequipa del 23 de Junio del 2001 (Mw=8,4), de origen tectónico, ocurrió a 82 Km. al NWde la localidad de Ocoña en el departamento de Arequipa. La estación MOQ, la más cercana al epicentro del terremoto de Arequipa (329 Km.), registró aceleraciones máximas del orden de 295 cm/seg2 en la componente E-W. Esta

estación MOQ se encuentra ubicada en la ciudad de Moquegua. De acuerdo al estudio de microzonificación sísmica efectuado por convenio CISMID-UNI-CONCYTEC, para la ciudad de Tacna para un periodo exposición sísmica de 50 años se espera una aceleración pico de 0,41 g.

Coeficiente sísmico

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De acuerdo al registro de aceleraciones del sismo de Tacna, donde se observó que la aceleración pico fue de 0,41 g. Lo que significa que el coeficiente sísmico varía entre 0,136 g y 0,205 g. De esta manera, el valor adoptado del coeficiente sísmico es de 0,2 g.

Consideraciones sísmicas

De acuerdo a la antecedentes sísmicos estudiados por el Dr. E. Silgado (1973) la zona explorada, la cual evidencia estar ubicada en una zona de alta sismicidad. El suelo donde se desplantará la estructura del proyecto, podría ser considerado dentro del grupo de los suelos flexibles y según el Reglamento Nacional de Construcciones, se clasifican como suelo de perfil tipo S3, con TPI=0,9 y de acuerdo a la distribución espacial de sismicidad se encuentra la ciudad de Tacna se encuentra ubicada en la zona 3, de alta sismicidad.

6. SUELOS

El distrito “Alto de la Alianza” tiene una extensión de 477,46 Hectáreas de territorio, se precia una gran área de tierras eriazas con pendiente pronunciada y que por falta de tratamiento de arborización se convierten en zonas de erosión: Cerro entierro. El distrito presenta un suelo tipo desierto-desecado, perárido, zona geográfica: costa media. Los suelos del área en estudio está constituido por materiales consistentes predominantemente del tipo SM (Arena limosa con finos no plásticos, con un contenido de humedad natural de 0,84% un LL de 32,32%, una cohesión de 0,50kg/cm2, un Angulo de de fricción de 26,8 y una densidad relativa de 36%, identificándose como un suelo muy suelto). Este suelo está constituido por arenas limosas color marrón claro y arenas limosas color blanco (ceniza volcánica) con finos no plásticos Los suelos del área en estudio está constituido por materiales consistentes predominantemente del tipo SM (Arena limosa con finos no plásticos). Este suelo está constituido por arenas limosas color marrón claro y arenas limosas color blanco (ceniza volcánica) con finos no plásticos.

Los suelos analizados se encuentran en un estado semicompacto, a compacto partir de 2,00 m. la litología es uniforme hasta la profundidad estudiada, son suelos de baja resistencia y compresibles.

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7. MOVIMIENTOS SISMICOS NOTABLES EN TACNA

Sismo del 24 de noviembre de 1604 con intensidad de VII en Arequipa,

Arica, Tacna y Moquegua

Sismo del 18 de septiembre de 1863 con intensidad de VII en Tacna

Sismo del 13 de agosto de 1868 con intensidad X en Arica y IX en

Arequipa, Tacna, y Moquegua.

Sismo del 4 de mayo de 1906 con intensidad de VII en Tacna y VI en

Arica.

Sismo del 16 de junio de 1908 con intensidad de VII en Tacna y Arica.

Sismo del 4 de diciembre de 1934 con intensidad de VI en Tacna y

Arica.

Sismo del 11 de mayo de 1948 con intensidad VI de Arequipa y Tacna.

Sismo del 3 de octubre de 1951 con intensidad VII en Tacna.

Sismo del 15 de enero 1958 con intensidad de VII en Arequipa.

Sismo del 8 de agosto de 1987 con intensidad VI en Tacna y VII en

Arica.

Sismo del 23 de junio del 2001 con intensidad VI en Tacna, VII en

Moquegua, VI en Arequipa.

Sismo del 13 de julio del 2005 con intensidad IV en Tacna.

Sismo del 17 de Octubre del 2005 con intensidad IV en Tacna.

Sismo de Pisco – Ica del 15 de Agosto del 2007

Sismo centro Sur de Chile del 27 de Febrero del 2010

Sismo del 12 de Julio del 2010 con intensidad II en Ilabaya, Moquegua,

Tacna

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DESCRIPCION PRELIMINAR


(*)http://www.igp.gob.pe/sismologia/sismo/IGPSIS/sis_sens.htm

1. PROSPECCIÓN DE CAMPO

Siendo el día jueves 15 de noviembre del presente se comenzó con la preparación del terreno para proceder con la excavación, habiéndose ya

DESCRIPCION PRELIMINAR

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coordinado con días de anticipación, con la Directora de la I.E. Rosa Virginia.

2. DESCRIPCIÓN Y CONSIDERACIONES DURANTE LA EXCAVACIÓN

La realización de las calicatas comenzó el día jueves 15 de noviembre del presente año, iniciando su ejecución a horas 8:00 a.m. exactamente.

Se desarrollo dos calicatas: Calicata I de 1.50mx2.00m en ancho y largo con una profundidad de 3.00m; Calicata II de 1.50mx2.00m en ancho y largo y 3.00m de profundidad. Contando cada una de ellas con escalones de 0.50m aproximadamente en contrapasos, y pasos de 0.50m a 0.55m para la seguridad de nosotros mismos, así como para su fácil acceso en la realización de ensayos in situ.

En la calicata I y II se encontró 1 estrato, clasificada a simple criterio gracias a los conocimientos del curso Suelos I, como arena limosa.

Es importante mencionar que para poder realizar un correcto Estudio de Suelos en el Distrito de Alto de la Alianza elaboramos una “Cartilla de Seguridad” y de “Herramientas para la Excavación”; pues de ahí partimos con la responsabilidad y seguridad que todo ingeniero civil debe demostrar en cualquier tipo de trabajo que desarrolle.

3. HERRAMIENTAS Y MATERIALES UTILIZADOS

3 Picos 3 Palas 1 Barreta 1 Rastrillo 2 Sogas de 5m. cada una 2 baldes Alambres Sacos Agua Cada integrante del grupo estuvo correctamente vestido con los

implementos de seguridad necesarios para una excavación. (Cascos, guantes, chalecos, gafas, mascarillas, zapatos.)

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4. EXCAVACION DE CALICATAS

1era CALICATA

La 1era calicata tiene como dimensiones de 1.50mx3.0m y 3m de profundidad, empezando a escavar aproximadamente a las 4 am, encontrando en ella dos estratos:

PROF.(m.)

ESQUEMA CARACTERÍSTICAS

1er estrato

-1.0m

El primer estrato contiene tierra de chacra.

Tiene una compacidad medianamente suelta.

Presenta un color café claro.

No tiene presencia de raíces ya que esa zona no se ha cultivado aun.

2doestrato

-3m

Un 60% de arena gruesa, granito.

Cuenta con una compacidad medianamente compacta.

Presenta coloraciones entre plomo claro y beige.

Encontramos un lente de 0.20m de arena.

Se encontró también bolonería en un 10%.

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2da CALICATA

La 2da calicata tiene las dimensiones de 1.5x2m y una profundidad de 3m, encontrando 1 solo estrato:

PROF.(m.)

ESQUEMA CARACTERÍSTICAS

1er estrato

-1.1m

El primer estrato contiene tierra de chacra.

Tiene una compacidad medianamente suelta.

Presenta un color café claro. No tiene presencia de raíces

ya que esa zona no se ha cultivado aun.

2doestrato

-3m

Un 60% de arena gruesa, granito.

Cuenta con una compacidad medianamente compacta.

Presenta coloraciones entre plomo claro y beige.

Encontramos un lente de 0.20m de arena.

Se encontró también bolonería en un 10%.

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5. CONCLUSIONES

El trabajo realizado en equipo fue necesario para la excavación de las calicatas ya que no de ser así no se hubiera podido culminar con la excavación.

La compacidad del suelo fue aumentando a medida que profundizábamos la excavación de las calicatas, debido a procesos naturales respectivos de la zona en estudio.

Concluimos que es un terreno aluvial, pues la formación de los estratos viene del rió aledaño; que iba arrastrando, tierra, arena y rocas; en épocas anteriores.

En la primera calicata, el primer estrato se debe a que ya desde tiempos anteriores el lugar era zona de cultivo, debido a esto; es que se encuentra limo.

En la primera calicata encontramos un lente de arena de aproximadamente de 0.20m

6. RECOMENDACIONES

Ubicar los lugares específicos de excavación en zonas menos propensas para accidentes y poder realizar un mejor trabajo. Y sobre todo deben de ser de buena calidad.

Por precaución se recomienda que los alumnos encargados del proceso de extracción de material deba tener todos los implementos de seguridad.

Dependiendo del uso al cual se va a destinar el uso del terreno, tratar de abarcar todo este terreno en la distribución de las calicatas, ubicándolas en zonas estratégicas.

También se debe anotar cualquier material que se encontró en el proceso de excavación de la calicata, pues esto nos ayudaría a determinar si el terreno está compuesto por estratos o es relleno, o contiene alguna roca volcánica.

Contar con todo el material para recolectar muestras alteradas e inalteradas.

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DETERMINACION DE LA DENSIDAD IN SITU


1. OBJETIVO

Determinar mediante el ensayo de Densidad In situ la densidad húmeda de cada estrato encontrados en las calicatas.

DENSIDAD IN SITU

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2. EQUIPO

Cono de Arena

Base porta cono

Arena normalizada

Balanza de masa 15 Kg. como mínimo

Tamices Nro. 10 y 20

Envase (recipiente con tapa)

Accesorios (picota, cincel, combo, brocha, etc.)

Bolsas herméticas

Materiales usados en el Campo:

|

3. PROCEDIMIENTO EN EL CAMPO

Método del Cono de Densidad

a. Se debe pesar el cono con la arena antes de cada ensayo de densidad.

b. Limpiar la superficie de ensayo y colocar la base metálica en una posición horizontal y firme.

c. Excavar dentro de la placa a una profundidad de 10cm a 15cm, cuidando de no perder el material húmedo.

d. Extraer la muestra con cuidado sin perderla y colocarlo en una bolsa para su posterior pesado.

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e. Luego colocar el cono de densidad en la base metálica y abrir la válvula, hasta que la arena deje de caer.

f. Pesar el cono de densidad, y luego hacer los cálculos respectivos.

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1. CALCULOS:

DENSIDAD DE LA MASA

Dm=W m

Vm

Dm : Densidad de la masa

W m : Peso de la masa

Vm : Volumen de la masa

PESO DE LA ARENA EN EL HOYO:

W ah=W (a+f )−W (aqqf )−W ae

W ah : Peso de la arena en el hoyo.

W (a+f ): Peso de la arena + frasco.

W (aqqf ): Peso de la arena que queda en el frasco.

W ae: Peso de la arena en el embudo.

VOLUMEN DEL HOYO:

V h : Volumen del hoyo.

W ah : Peso de la arena en el hoyo.

Da : Densidad de la arena.

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V h=W ah

Da


DENSIDAD HUMEDA:

Dh : Volumen del hoyo.

W mhn: Peso de la muestra húmeda neta.

V h : Densidad de la arena.

26

Dh=Wmhn

V h


MECANICA DE SUELOS II

Densidad In situMUESTRA UND CALICATA 01

Estrato IFecha 15/11/2010

PROFUNDIDAD DEL HOYO cm 11.5

A Peso de arena + Cono de densidad gr 7000

B Peso de la arena remanente + Cono de densidad

gr 1720

C Peso de la arena empleada (A-B) gr 5280

D Peso de la arena en el cono gr 1810

E Peso de la arena en el hoyo (C-D) gr 3574

F Densidad de la arena gr/cc 1.55

G Volumen del hoyo (E/F) cc 2305.81

H Peso de la muestra extraída + bolsa gr 4005

I Peso de la bolsa gr 5.4

J Peso muestra extraída del hoyo (H-I) gr 3999.6

K Densidad Húmeda IN SITU (J/G) gr/cc 1.73

UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA

PROYECTO : Estudio de suelos en el Centro Educativo Rosa Virginia Petter – Leoncio Prado – Alto de la Alianza.

FECHA : Noviembre del 2010

SUPERVISIÓN : Ing. Carmen Ortiz Salas

27



Densidad In situMUESTRA UND CALICATA 02

Estrato IFecha 15/11/2010

PROFUNDIDAD DEL HOYO cm

A Peso de arena + Cono de densidad gr 6995

B Peso de la arena remanente + Cono de densidad

gr 2040

C Peso de la arena empleada (A-B) gr 4955

D Peso de la arena en el cono gr 1810

E Peso de la arena en el hoyo (C-D) gr 3145

F Densidad de la arena gr/cc 1.55

G Volumen del hoyo (E/F) cc 2029.03

H Peso de la muestra extraída + bolsa gr 3235

I Peso de la bolsa gr 5.4

J Peso muestra extraída del hoyo (H-I) gr 3229.6

K Densidad Húmeda IN SITU (J/G) gr/cc 1.59


PROYECTO

Educativo Rosa Virginia Petter – Leoncio Prado – Alto de la Alianza.

FECHA

SUPERVISIÓN





28



GRAFICA POR EL METODO DEL CONO DE DENSIDAD

DENSIDAD METODO DEL CONO DE DENSIDAD

Calicata I gr/cc 1.73Calicata II gr/cc 1.59

Calicata I

Calicata II

1.50

1.55

1.60

1.65

1.70

1.75

1.73

1.59

Grafica de Densidad In Situ

Dens

idad

In S

itu (g

r/cc

)

29


4. CONCLUSIONES

Según los datos obtenidos en campo:

CALICATA I

Estrato 1, La densidad es de 1.73 gr/cc, característica de un suelo limoso, con mediano grado de compacidad.

CALICATA II

Estrato 1, la densidad es de 1.59 gr/cc, menor que la densidad in situ de la calicata 1 debido a que esta poseía diferente contenido de humedad por tanto diferente compacidad.

La densidad de cada estrato varía según su composición, si se tiene grava, arena limo o arcilla.

La densidad encontrada en el estrato 01 de la calicata I, nos demuestra que es una zona de riesgo en caso de ocurrir un sismo por tener presencia de limos que seden fácilmente al terreno.

Entre el primer y el segundo estrato, se encontró una lámina de 20cm aproximadamente que aparecía la cual tiene una densidad de 1.35 gr/cc.

Otra característica que observamos fue la fricción, al hallar gran cantidad de grava y bolonería en el estrato de la 2da calicata.

5. RECOMENDACIONES

Antes de empezar los ensayos de Densidad In situ, se debe normalizar la arena puesto que al trabajar dicho ensayo; podría variar los resultados.

Al verter el cono de densidad, dejar caer la arena por peso propio, puesto que si hay fuerzas externas puede que se reduzca los espacios vacíos en el hoyo, dando como resultado una densidad que no exista.

No mezclar la arena normalizada con el estrato, al momento de sacar la arena en el hoyo.

Para tener mayor facilidad en hacer los ensayos de densidad es recomendable hacer graderías en la calicata por cada estrato.

No olvidarse de cumplir con todos los requisitos presentados en la cartilla de seguridad y las herramientas a usar.

30

DETERMINACION DEL CONTENIDO DE HUMEDAD


1. OBJETIVO GENERAL

Determinar el contenido de humedad, obteniendo un porcentaje promedio (%) de las dos muestras trabajadas por cada estrato de las calicatas I y II.

2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Aprender a calcular el contenido de humedad; mediante la fórmula dada. Deducir la existencia del nivel freático. Evaluar las propiedades del suelo en base al contenido de humedad.

3. MATERIALES Y EQUIPO

HORNO DE SECADO.- Termostáticamente controlado, de preferencia uno del tipo tiro forzado, capaz de contener una temperatura de 110º C.

DETERMINACION DEL CONTENIDO

DE HUMEDAD

31


RECIPIENTES (ENUMERADOS).- Fabricados de material resistente a la corrosión y al cambio de peso cuando está sometido a enfriamiento o calentamiento continuo.

BALANZA.- De capacidad conveniente y con las siguientes aproximaciones: 0.01 gr. para muestras más o menos de 200 gr. y 0.1 gr. para muestras de más de 200 gr.

OTROS UTENSILIOS.- Se requiere el uso de guantes, tenazas o un sujetador apropiado para mover y manipular los recipientes calientes después que se haya secado.

4. PROCEDIMIENTO

a. Pesar las taras las cuales se utilizarán en el ensayo; apuntaremos dichos pesos que señalen la balanza.

b. Pesar cada muestra depositada en sus respectivas taras (recipientes) para ello identificaremos los estratos para un mejor control, apuntaremos los pesos brindados por la balanza en el formato de registro.

c. Colocaremos dos muestras con el recipiente por cada estrato, en el horno a una temperatura de 105º a 110º C, por espacio de 24 horas.

d. Pasado el tiempo determinado, procederemos a extraer los recipientes y Pesaremos dichas taras (enfriadas), apuntando los resultados.

5. CÁLCULO

La humedad de un suelo es la relación expresada en porcentaje entre el peso del agua existente en una determinada masa de suelo y el peso de las partículas sólidas. El método tradicional de determinación de la humedad del suelo en laboratorio, es por medio del secado a horno.

32


33

UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNAHOJA DE CÁLCULO

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

Docente: Ing. Carmen Ortiz SalasCurso: Mecánica de Suelos IILugar: CPM Leoncio Prado.

IEI “Rosa Virginia Pelletier”

El procedimiento de cálculo de la humedad es determinado por la siguiente fórmula:

W ( % )=W w

W s

×100

Donde: Ww = Peso del Agua Ws = Peso de la Muestra Seca W(%)= Porcentaje de Humedad



CONTENIDO DE HUMEDAD

Calicata - IESTRATO 01 – Arena limosa

ENSAYO 01 UNIDADES RESULTADOS

Peso del recipiente gr. 108.8

Peso de la Muestra Húmeda + Recipiente

gr. 500.1

Peso de la Muestra Seca + Recipiente gr. 476.0

Peso del Agua gr. 24.1

Peso de la Muestra Seca Neta gr. 367.2

Porcentaje de Humedad % 6.56




gr. 550.6





ENSAYO RESULTADOS (%)

PROMEDIO

ENSAYO 01 6.566.565

ENSAYO 02 6.57

UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNAPROYECTO


FECHA

SUPERVISIÓN

34



CONTENIDO DE HUMEDAD

Calicata - IIESTRATO 01 – Arena limosa




gr. 487








gr. 540.7





RESULTADOS (%)

PROMEDIO

ENSAYO 01 5.095.02

ENSAYO 02 4.95



FECHA

SUPERVISIÓN

35



GRAFICO DE CONTENIDO DE HUMEDADCALICATA - I

Ensayo 015.00

5.20

5.40

5.60

5.80

6.00

6.20

6.40

6.60

6.56

GRAFICO DE CONTENIDO DE HUMEDAD

% H

UMED

AD






FECHA

SUPERVISIÓN

36




CALICATA II

Ensayo 014.00

4.20

4.40

4.60

4.80

5.00

5.20

5.09


% H

UMED

AD



37


6. CONCLUSIONES

La norma aplicable que rige el desarrollo del ensayo de contenido de

humedad, según NORMA TECNICA E -050 (SUELOS Y CIMENTACIONES), es

la NTP339.127 del (ASTMD D2216).

El contenido de agua del suelo debe estar inalterado, y debe de

transportarse al laboratorio en una sellada.

En terrenos que presentan alto contenido de humedad, se puede

presentar el fenómeno de LICUACION. Los resultados obtenidos de

nuestro suelos, nos indica que no es un suelos que presenta este

fenómeno.

Según la norma E-050, nos muestra que a mayor profundidad existe

mayor contenido de agua, es decir contenido de humedad.

En la calicata I se tuvo un promedio de porcentaje de humedad de 6.56%

En la calicata II se tuvo un promedio de porcentaje de humedad de 5.02%

7. RECOMENDACIONES

Las muestras extraídas estarán depositadas y protegidas en bolsas especiales para que no pierdan su humedad.

Evitar el riego de las calicatas ya que afectaría en los resultados del contenido de humedad de los distintos estratos.

Para el desarrollo adecuado del ensayo del contenido de humedad debe presentarse dos procesos para que de este modo el grado de error se vea reducido al mínimo.

El ensayo debe realizarse el mismo día de extracción de las muestras, para no alterar los resultados y tener mayor precisión de estos.

Si el ensayo no se realiza el mismo día de la extracción, las muestras deben de ser protegidas ante cualquier fenómeno físico o químico.

Se debe mantener las muestras de los estratos en el horno a 24 horas para obtener un resultado más exacto de la cantidad de agua que contenga cada muestra.

Las muestras sacadas del horno deberán ser pesadas previo enfriamiento, sin dejar que enfrié a tal punto que empiece a absorber humedad de la atmósfera ya que este ocasionaría la alteración del peso de la muestra seca.

38


Las muestras deberán ser descartadas; ya que no se emplearán posteriormente.

39

DETERMINACION DE PROPIEDADES DEL SUELO


PESO ESPECÍFICO:

1. OBJETIVOS

Realizar los ensayos tanto con la fiola como el de la probeta; para obtener pesos específicos en promedio para cada estrato por calicata.

Obtener resultados reales conforme al ensayo realizado, para poder calcular la relación de vacíos, porosidad y el grado de saturación.

2.

EQUIPOS

2.1Ensayo para Finos:

El material con el que se trabajo fue el que paso por la malla 4, de las muestras de cada estrato.

Fiola de 500 ml. Balanza Electrónica de precisión de 0.1gr. Cocina Eléctrica Embudo Tamiz Nº 4 Recipientes Pipeta

DETERMINACION DE

PROPIEDADES DEL SUELO

40


3. PROCEDIMIENTO:

3.1 Ensayo para Finos:

a. En un recipiente colocamos 300gr a 500gr aproximadamente de la muestra del estrato correspondiente y procedemos a dejar las muestras en el horno.

b. A continuación adherimos el material correspondiente a la fiola con ayuda del embudo y procedemos a pesarla.

c. Después se añade agua hasta que la muestra se sumerja.

d. Luego se calienta la fiola (baño maría) en la cocina eléctrica y cada cierto tiempo retiramos la fiola y la agitamos con una franela para sacar todo el aire existente aún en la muestra y que este pueda ser ocupado por el agua.

e. Una ves realizado este proceso retiramos del todo la fiola y la enfriamos hasta el momento de ser palpable, para que seguidamente le agreguemos agua del mismo recipiente donde fue enfriada hasta la altura del menisco; luego de esto pesamos este nuevo resultado.

f. Posteriormente desechamos la muestra y lavamos la fiola para que finalmente le agreguemos agua nuevamente hasta el menisco y le pesemos de nuevo para así poder trabajar los cálculos por volumen desplazado.

41


3. CÁLCULO

42


HOJA DE CÁLCULOESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA

CIVIL

Docente: Ing. Carmen Ortiz SalasCurso: Mecánica de Suelos IILugar: CPM Leoncio Prado.

IEI “Rosa Virginia Pelletier”

Para el desarrollo de los cálculos de peso específico se debe trabajar en base a la siguiente fórmula

γ s=W s

V sDonde:

Ws = Peso de la muestra secaVs = Volumen de la muestra seca



ENSAYO DE PESO ESPECÍFICO PARA ARENA LIMOSA

CALICATA I ESTRATO 1

MUESTRA 01

DESCRIPCIÓN UNIDADES

RESULTADOS

Peso de la Fiola gr. 163.5

Peso de la Muestra Neta gr. 343.1

Peso de Fiola + Peso de Muestra + Agua

gr. 875.4

Peso de la Fiola + Agua gr. 660.9

Volumen Desplazado cc. 128.6

Peso Específico gr/cc 2.67

MUESTRA 02

DESCRIPCIÓN UNIDADES

RESULTADOS


Peso de la Muestra gr. 338.4

Peso de Fiola + Peso de Muestra + Agua

gr. 867.9


Volumen Desplazado gr. 128.8






43



ENSAYO DE PESO ESPECÍFICO PARA FINOS

CALICATA IIESTRATO 1

MUESTRA 01

DESCRIPCIÓN UNIDADES RESULTADOS



Peso de Fiola + Peso de Muestra + Agua gr. 899

Peso de la Fiola + Agua gr. 653



MUESTRA 02

DESCRIPCIÓN UNIDADES RESULTADOS



Peso de Fiola + Peso de Muestra + Agua gr. 898.8




UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNAPROYECTO : Estudio de suelos en el Centro Educativo Rosa Virginia Petter – Leoncio Prado – Alto de la Alianza.



44



RESUMEN DE PESO ESPECÍFICO

CALICATA I

CALICATA I - ARENA LIMOSA

PROMEDIO

Peso Específico gr/cc 2.672.65Peso Específico gr/cc 2.63

CALICATA II

CALICATA II - ARENA

PROMEDIO

Peso Específico gr/cc 2.592.61Peso Específico gr/cc 2.63

.









45


PROPIEDADES FISICAS DEL SUELO

CALCULOS DE RELACION DE VACIOS, POROSIDAD Y GRADO DE SATURACION

DATOS INICIALESUNIDADE

S

CALICATA Nº 01

CALICATA Nº02

ESTRATO - 1 ESTRATO - 1

Peso de la Muestra gr. 364.4 358.6

Peso de los Sólidos gr. 343.1 338.4

Pesos del Agua gr. 21.3 20.2

Densidad In Situ gr/cc. 1.73 1.59

Peso Especifico de los Sólidos gr/cc. 2.65 2.61

DATOS CALCULADOSUNIDADE

S

CALICATA Nº 01

CALICATA Nº02

ESTRATO - 1 ESTRATO - 1

Volumen de la Muestra cc. 210.64 225.53

Volumen de los Sólidos cc. 129.47 129.65

Volumen de Agua cc. 21.3 20.2

Volumen de Vacio cc. 81.17 95.88

Relación de Vacio - 0.63 0.74

Porosidad % 38.53 42.51

Grado de Saturación % 26.24 21.07

46


4. CONCLUSIONES

Se concluye que los ensayos dentro del terreno no son siempre iguales, debido a que cada parte del terreno tiene propiedades distintas y que varia conforme aumenta la distancia entre uno y otro punto localizado para su análisis.

El resultado de peso específico siempre será mayor que el de densidad in situ.

Los resultados que se obtienen nos servirán para definir el cálculo de las dimensiones de las zapatas en una edificación y para saber la capacidad portante del suelo.

Se hallo el peso específico de los sólidos siendo para la primera calicata de 2.65 gr/cc y para la segunda calicata de 2.61 gr/cc respectivamente.

Obtuvimos los siguientes datos de las Propiedades de los Suelos:

DESCRIPCION UNDCALICATA 01

ESTRATO 01Relación de Vacíos (e) -- 0.63

Porosidad (n) -- 38.53%

Grado de Saturación (Gw)

-- 26.24%

DESCRIPCION UNDCALICATA 02

ESTRATO 01Relación de Vacíos (e) -- 0.74

Porosidad (n) -- 42.51%

Grado de Saturación (Gw)

-- 21.07%

47


5. RECOMENDACIONES:

Antes de realizar los ensayos de determinación de Peso Especifico se debe identificar cual es el tipo de estrato que está presente, ya que existen diferentes métodos de determinación de dicho ensayo.

Es recomendable que para calcular el peso específico se debe utilizar más de un (01) método para así comprobar la confiabilidad de los resultados obtenidos.

Realizar los cuarteos de una muestra con cuidado, con el fin de que queden distribuidos regularmente las partículas de las muestras a evaluar.

El peso seco de los sólidos finos debe determinarse antes de realizar el ensayo ya que el secado posterior tiende a formar brumos de los que es difícil desalojar el aire atrapado.

Se recomienda que se debe utilizar equipos calibradas para obtener datos confiables en el laboratorio.

Secar la muestra en el horno para mayor precisión en la eliminación del agua presente en los estratos a evaluar.

No someter la fiola a la cocina por de más 10 minutos, por existir peligro de ruptura y por consiguiente desperdicio de muestra. Usar por lo tanto fiolas de PIREX.

48


GRANULOMETRIA

49

GRANULOMETRÍA


INTRODUCCION

El análisis granulométrico permite conocer la distribución por tamaño de la

fracción de una muestra de suelo menor a 76.2 mm (3”) y en base a ella

se pueden definir a los suelos como bien graduados si contienen una

buena proporción de partículas de todos los tamaños, variando de gruesas

a finas; en este tipo de suelos las partículas finas tienden a encajar entre

las partículas gruesas, con lo que se reduce a un mínimo la cantidad de

huecos. En los suelos uniformes todas las partículas son de

aproximadamente del mismo tamaño.

Los suelos de granulometría discontinua son mezclas de partículas de

tamaño grueso uniforme y partículas finas también de tamaño uniforme,

faltando partículas de tamaño intermedio entre las gruesas y las finas.

Todos los suelos que no están bien graduados, se denominan

genéricamente mal graduados.

El propósito del análisis granulométrico es determinar el tamaño de las

partículas que constituyen un suelo, y fijar.

En porcentaje de su peso total, la cantidad de granos de distintos tamaños

que el mismo contiene.

El método más usado y más directo para separar un suelo en fracciones

de distinto tamaño consiste en el uso de tamices. Pero como la abertura

de la malla más fina que se fabrica corrientemente es de 0.075 mm

(TAMIZ #200), el análisis granulométrico se restringe a partículas de suelo

mayores de dicho tamaño.

50


Para agregados menores a 0.075 mm, puede ser analizada la

distribución por tamaño mediante la sedimentación de dicha fracción en

agua destilada. Este método se conoce como método de Boyoucous o del

HIDRÓMETRO.

Los resultados de este ensayo pueden ser representados gráficamente en

forma de una curva granulométrica semilogarítmica, en la que las abscisas

representan el logaritmo del diámetro de las partículas, y las ordenadas el

porcentaje en peso que pasa por un tamiz determinado, contenido en los

materiales de suelo que se trate.

51


ANALISIS GRANULOMETRICO.

Su finalidad es obtener la distribución por tamaño de las partículas

presentes en una muestra de suelo. Así es posible también su

clasificación.

El ensayo es importante, ya que gran parte de los criterios de aceptación

de suelos para ser utilizados en bases o sub - bases de carreteras, presas

de tierra o diques, drenajes, etc. dependen de este análisis.

Para obtener la distribución de tamaños, se emplean tamices

normalizados y numerados, dispuestos en orden decreciente.

Para suelos con tamaño de partículas mayor a 0,074 mm. (74 micrones) se

utiliza el método de análisis mecánico mediante tamices de abertura y

numeración indicado en la siguiente tabla. Para suelos de tamaño inferior,

se utiliza el método del hidrómetro, basado en la ley de Stokes.

Tamices Aberturas Tamices Aberturas

(4”) 100.0mm (#10) 2.000mm

(2") 50.00mm (#12) 1.680mm

(1,1/2") 38.20mm (#16) 1.190mm

(1") 25.40mm (#20) 0.850mm

(3/4") 19.10mm (#30) 0.590mm

(1/2") 12.70mm (#40) 0.420mm

(3/8") 9.525mm (#50) 0.297mm

(1/4”) 6.300mm (#60) 0.250mm

(#4) 4.760mm (#80) 0.180mm

(#6) 3.360mm (#100) 0.149mm

(#8) 2.380mm (#200) 0.075mm

Tabla de numeración y abertura de tamices.

52


METODOS DE ANALISIS GRANULOMETRICO:

Existen diferentes métodos, dependiendo de la mayor proporción de

tamaños que existen en la muestra que se va a analizar.

Para las partículas Gruesas, el procedimiento utilizado es el Método

Mecánico o Granulometría por Tamizado. Pero para las partículas finas, por

dificultarse más el tamizado se utiliza el Método de la Pipeta y el Método

del Hidrómetro, basados en la Ley de Stokes.

GRANULOMETRIA POR TAMIZADO

Es un proceso mecánico mediante el cual se separan las partículas de un

suelo en sus diferentes tamaños, denominado a la fracción menor (Tamiz

No 200) como limo, Arcilla. Se lleva a cabo utilizando tamices en orden

decreciente. La cantidad de suelo retenido indica el tamaño de la

muestra, esto solo separa una porción de suelo entre dos tamaños.

En la siguiente figura se muestran algunas curvas granulométricas.

53


A medida simple de la uniformidad de un suelo Allen Hazen propuso

el coeficiente de uniformidad

Cu = D60 / D10

EN DONDE:

D60: Tamaño tal, que el 60 % en peso, del suelo, sea igual o menor.

D10: Llamado por Hazen diámetro efectivo; es el tamaño tal que sea igual o

mayor que el 10 % en peso del suelo.

En realidad la relación es un coeficiente de no uniformidad, pues su valor

numérico decrece cuando la uniformidad aumenta. Los suelos con Cu < 3

se consideran muy uniformes; aun las arenas naturales muy uniformes

rara vez se presentan Cu > 2.

Se define el coeficiente de curvatura del suelo para definir la uniformidad

como:

Como dato complementario, es necesario para definir la uniformidad, se

define el coeficiente de curvatura del suelo con la expresión:

Cc = (D30)2 / D60 * D10

En suelos bien graduados la relación varia de 1 a 3 con amplio margen de

tamaño de partículas y cantidades apreciables de cada tamaño

intermedio.

METODO POR SEDIMENTACION

Se basa en la Ley de Stokes, el cual establece “La velocidad de caída de

una partícula esférica a través de un medio líquido, es función del

diámetro y del peso específico de la partícula”. Desarrollándose así el

Método del Hidrómetro.

METODO DEL HIDROMETRO

Permite determinar el rango de diámetros correspondientes a las partículas

que se sedimentan en un instante dado.

Utiliza la relación entre la velocidad de caída de esferas en un fluido, el

diámetro de la esfera, el peso especifico tanto de la esfera como del fluido y

la viscosidad del fluido .Expresada por Stokes.

54


EQUIPOS:

Balanza con sensibilidad de 0.01gr.

Dispersador eléctrico.

Cilindros graduados.

Juego de tamices desde No 10 al No 200.

Vaso Precipitado de 1000ml.

Frasco Lavador de 1000ml.

Disco metálico.

Termómetro.

Agentes dispersante.

PROCEDIMIENTO:

De la muestra a estudiar, se separan 50g. aproximadamente que pasa

malla nº 200, los cuales se ponen en 125 ml. De floculante durante 24

horas. Al final de periodo de suspensión, se dispersa la solución

traspasándola a un recipiente adecuado y llevándola a agitación con ayuda

de una batidora.

Inmediatamente después del proceso de dispersión, transfiera la

suspensión a la jarra sedimentadora y adicione agua hasta completar 1

litro. Paralelamente se debe haber preparado en otra jarra sedimentadora,

un litro de solución con la misma cantidad de floculante (125ml).

Con ayuda de un tapón, se agita la solución por espacio de

aproximadamente 1 minuto, al cabo del cual se descarga la jarra sobre

una superficie adecuada.

Inmediatamente se introduce el hidrómetro dentro de la solución que

contiene la muestra de estudio ,y se empieza a tomar lectura con

intervalos de tiempos definidos: 30”,1,2,4,15,30,60 min. , 2,4,8,16,24

horas . Entre lectura y lectura se saca lentamente el densímetro de la

suspensión, además se verifican permanentemente los valores de

temperatura y corrección de ceros.

METODO GRANULOMETRICO

55


EQUIPOS Y MATERIALES:

Los equipos y herramientas a utilizar son los

siguientes:

Tamices ( ¾”, ½”, 3/8”, ¼”, N° 4, N°8, N°

10, N° 16, N° 20, N° 30, N° 40, N° 50, N°

60, N° 80,N°100, N°200 y fondo )

Balanza electrónica.

Cocina eléctrica.

Brochas de cerda.

Lavatorio

Cubetas

Taras

Espátula

PROCEDIMIENTO REALIZADO EN LABORATORIO:

El procedimiento a seguir para el desarrollo del ensayo de granulometría es

el siguiente:

1. Muestra original de suelo conteniendo partículas de varios tamaños.

Muestra representativa de 900 a 800gr

2. Esta muestra se secó con la cocina y se determina su peso seco de la

muestra seca antes del lavado.

3. Se procede al lavado de la muestra seca para eliminar el material fino

(limo), material pasante de la malla # 200.

4. Secar la muestra lavada, mediante la cocina, esperar que enfrié y

pesarla.

5. Luego Tomar la muestra representativa después del lavado-secado y

proceder al tamizado del suelo pasando el material por las mallas desde

el tamiz de 3” hasta el tamiz N° 200.

6. Después de haber sido tamizada la muestra, obtener los pesos retenidos

en cada uno de los tamices.

CALCULOS:

56


De acuerdo a los valores de los pesos retenidos en cada tamiz,

registrados en la hoja de cálculos:

%Ret= WR / Wt* 100 (% )

EN DONDE:

WR = peso retenido en cada tamiz (grs.).

Wt = peso total de la muestra seca (grs.).

% Re = porcentaje retenido en mallas (% RM).

Los porcentajes retenidos acumulados, son la suma acumulativa de

los porcentajes retenidos en las mallas.

El porcentaje que pasa, se obtienen restando a 100 % el porcentaje retenido

acumulado en las mallas.

El porcentaje de pérdida (%P) para cada fracción de material, se obtiene

mediante la siguiente expresión:

%P = (M1 - M2) / M1 * 100 (%)

EN DONDE:

M1 = peso del material (grava o arena) a ensayar (grs.).

M2 = sumatoria de pesos retenidos (grs.).

Al graficar la curva granulométrica, considerar la ordenada de porcentaje

que pasa en peso en cada tamiz en escala natural y la abscisa es el tamaño

(diámetro equivalente) de las partículas en escala logarítmica. De esta

curva se obtiene el porcentaje de gravas, arenas, finos y diámetros mayores

a 3” del suelo.

Calcular el coeficiente de uniformidad (Cu), el cual es una medida de

uniformidad (graduación) del suelo y el coeficiente de curvatura (Cc ), el

cual es un dato complementario para definir la uniformidad de la curva,

mediante las siguientes expresiones:

C u = D6 0 / D1 0

C c = ( D 3 0 )2 / ( D 6 0 * D 1 0 )

57


EN DONDE:

D10 = tamaño donde pasa el 10 % del material.

D30 = tamaño donde pasa el 30 % del material.

D60 = tamaño donde pasa el 60 % del materia.

58



ENSAYO DE GRANULOMETRIA ARENA LIMOSACALICATA I ESTRATO 012




59

TAMICES ABERTURA

PESO %RETENIDO

%RETENIDO

% QUE DESCRIPCION DE LA MUESTRAASTM mm RETENID

OPARCIAL ACUMULAD

OPASA

3" 76.200 0.00 0.00 0.00 100.00 D10: 0.09202 1/2" 63.500 0.00 0.00 0.00 100.00 D30: 0.1710

2" 50.600 0.00 0.00 0.00 100.00 D60: 0.21301 1/2" 38.100 0.00 0.00 0.00 100.00

1" 25.400 0.00 0.00 0.00 100.00 Cu: 2.323/4" 19.050 0.00 0.00 0.00 100.00 Cc: 1.491/2" 12.700 0.00 0.00 0.00 100.003/8" 9.525 0.00 0.00 0.00 100.001/4" 6.350 0.00 0.00 0.00 100.00No4 4.760 0.70 0.28 0.28 99.72

No8 2.380 4.90 1.93 2.21 97.79

No10 2.000 5.70 2.25 4.45 95.55 Peso de la MuestraNo16 1.190 6.10 2.40 6.86 93.14 Peso Antes de lavarNo20 0.840 6.30 2.48 9.34 90.66 700.0grNo30 0.590 7.50 2.96 12.29 87.71 Peso después de lavar:No40 0.420 10.70 4.22 16.51 83.49 257.5gr

No 50 0.300 21.40 8.43 24.94 75.06No60 0.250 12.30 4.85 29.79 70.21 OBSERVACIONES:No80 0.192 41.50 16.35 46.14 53.86 La muestra es arena limosa

No100 0.178 51.30 20.21 66.35 33.65CLASIFICACION S.U.C.S:

SM

No200 0.074 79.70 31.40 97.75 2.25BASE 5.70 2.25 100.00 0.56

% PERDIDA 1.43 0.56 100.00 0.00TOTAL 253.80 100.00


CALICATA I ESTRATO 01 - ARENA LIMOSA





MECANICA DE SUELOS I

ENSAYO DE GRANULOMETRIA ARENA LIMOSA

CALICATA II ESTRATO 01

TAMICES ABERTURA

PESO %RETENIDO

%RETENIDO

% QUEDESCRIPCION DE LA MUESTRA

ASTM mm RETENIDO

PARCIAL ACUMULADO

PASA

3" 76.200 0.00 0.00 0.00 100.00 D10: 0.09402 1/2" 63.500 0.00 0.00 0.00 100.00 D30: 0.1720

2" 50.600 0.00 0.00 0.00 100.00 D60: 0.22301 1/2" 38.100 0.00 0.00 0.00 100.00

1" 25.400 0.00 0.00 0.00 100.00 Cu: 2.373/4" 19.050 0.00 0.00 0.00 100.00 Cc: 1.411/2" 12.700 0.00 0.00 0.00 100.003/8" 9.525 0.00 0.00 0.00 100.001/4" 6.350 0.00 0.00 0.00 100.00No4 4.760 2.00 0.81 0.81 99.19No8 2.380 4.20 1.70 2.51 97.49

No10 2.000 1.30 0.53 3.04 96.96 Peso de la MuestraNo16 1.190 4.80 1.94 4.98 95.02 Peso Antes de lavarNo20 0.840 4.50 1.82 6.81 93.19 650.0grNo30 0.590 8.70 3.53 10.33 89.67 Peso después de lavar:No40 0.420 11.00 4.46 14.79 85.21 247.0gr

No 50 0.300 24.30 9.85 24.64 75.36No60 0.250 14.10 5.71 30.35 69.65 OBSERVACIONES:No80 0.192 58.20 23.58 53.93 46.07 La muestra es arena limosa

No100 0.178 33.20 13.45 67.38 32.62CLASIFICACION S.U.C.S:

SM

No200 0.074 75.70 30.67 98.06 1.94BASE 4.80 1.94 100.00 0.00

% PERDIDA 0.20 0.00 100.00 0.00TOTAL 246.80 100.00





CALICATA II ESTRATO 01 – ARENA LIMOSA





CONCLUSIONES:

Dado que menos del 50 % pasa la malla No 200, entonces se trata de

una arena con mínima cantidad de limo.

El análisis del tamaño de los granos consiste en la separación y

clasificación por tamaños de las partículas que conforman el suelo. La

minuciosidad de este ensayo conlleva a que se realice una buena

clasificación de suelos. Todos los ensayos se realizaron en el

laboratorio de mecánica de suelos de la UPT.

El acopio de las muestras se realiza del material extraído de cada

estrato, esto es para el análisis granulométrico y de contenido de

humedad.

La distribución de las partículas con tamaño superior a 0.075 (#200)

se determina mediante tamizado, con una serie de mallas

normalizadas.

Se puede mencionar que en la calicata 01 del estrato 02 se obtiene

un promedio del coeficiente de uniformidad que alcanza el valor de

22.02 y el Coeficiente de Curvatura es igual a 2.79 estos valores son

el promedio de los dos ensayos realizados de grava.

RECOMENDACIONES:

El lavado de la muestra debe ser realizado cuidadosamente para no

dañar el tamiz #200 o producir pérdidas de suelo al ser lanzado este

fuera del tamiz.

Se recomienda realizar un buen cuarteado correspondiente para

obtener una buena muestra representativa para lograr un resultado

confiable.

Para obtener resultados óptimos se debe tamizar durante 10 minutos

y no perder material.

Se recomienda que la muestra extraída no contenga residuos

inorgánicos como paja, basura e impurezas para que se facilite la

prueba de lavado.


Para los tamices más finos Nº40, Nº50, Nº100, Nº200; se debe

agitar en forma manual con movimientos verticales y horizontales.

LIMITES DE ATTERBERG

64

LIMITES DE ATTERBERG


INTRODUCCION

Los límites de Atteberg o límites de consistencia se basan en el

concepto de que los suelos finos, presentes en la naturaleza, pueden

encontrarse en diferentes estados, dependiendo del contenido de agua.

Así un suelo se puede encontrar en un estado sólido, semisólido,

plástico, semilíquido y líquido. La arcilla, por ejemplo al agregarle agua,

pasa gradualmente del estado sólido al estado plástico y finalmente al

estado líquido.

El contenido de agua con que se produce el cambio de estado varía de

un suelo a otro y en mecánica de suelos interesa fundamentalmente

conocer el rango de humedades, para el cual el suelo presenta un

comportamiento plástico, es decir, acepta deformaciones sin romperse

(plasticidad), es decir, la propiedad que presenta los suelos hasta cierto

límite sin romperse.

El método usado para medir estos límites de humedad fue ideado por

Atteberg a principios de siglo a través de dos ensayos que definen los

límites del estado plástico.

Los límites de Atteberg son propiedades índices de los suelos, con que

se definen la plasticidad y se utilizan en la identificación y clasificación

de un suelo.

Límite líquido (LL). Humedad de un suelo remoldeado, límite entre

los estados líquido y plástico, expresado en porcentaje.

Límite plástico (LP). Humedad de un suelo remoldeado, límite

entre los estados plástico y semi - sólido, expresado en

porcentaje.

65


Límite de contracción (LC). Humedad máxima de un suelo para la

cual una reducción de la humedad no causa una variación del

volumen del suelo, expresado en porcentaje.

Además, se define el índice de plasticidad (IP) como la diferencia entre

el límite líquido y e l límite plástico (IP =LL - LP).

LIMITE LIQUIDO (LL).-

BASE TEORICA:

El límite líquido está definido, como el contenido de humedad con el

cual una masa de suelo colocada en un recipiente en forma de cuchara

(aparato de Casagrande), se separa con una herramienta patrón

(ranurador), se deja caer desde una altura de 1 cm. y sufre el cierre de

esa ranura en 1 cm. después de 25 golpes de la cuchara contra una

base de caucho dura o similar.

Casagrande, determinó que el límite líquido es una medida de

resistencia al corte del suelo a un determinado contenido de humedad

y que cada golpe necesario para cerrar el surco, corresponde a un

esfuerzo cortante cercano a 1 gr/cm2.

La muestra de ensayo debe ser igual o mayor que 100 gr. y pasar

completamente por el tamiz de 0,5 mm. (Malla Nº 40 ASTM).

66


MATERIALES Y EQUIPOS:

Aparato de límite líquido (máquina de Casagrande), el que

consiste en una taza (cuchara) de bronce con una masa de 200 ±

20 grs. montada en un dispositivo de apoyo fijado a una base de

caucho, madera o plástico duro.

Acanalador (Casagrande o ASTM), mango de calibre de 1 cm. para

verificar altura de caída de la cuchara.

Plato de evaporación de porcelana de 120 mm. de diámetro.

Espátula hoja flexible de 20 mm. de ancho y 70 mm. de largo.

Horno de secado con circulación de aire y temperatura regulable

capaz de mantenerse en 110 º ± 5 ºC.

Balanza de precisión de 0,01 gr.

Herramientas y accesorios. Placas de vidrio, agua destilada,

recipientes herméticos, malla N º 40 ASTM y probeta de 25 ml de

capacidad.

67


68


PROCEDIMIENTO EN LABORATORIO:

Se pone la muestra en el plato de evaporación agregándole

suficiente cantidad de agua destilada, mezclando con la espátula

hasta lograr una pasta homogénea.

Esta muestra debe curarse durante el tiempo que sea necesario

para lograr una adecuada distribución de la humedad.

Se coloca el aparato de límite líquido sobre una base firme

(verificando que esté limpia y seca) y se deposita en la taza unos

50 a 70 gr. del material preparado previamente, para luego alisar

la superficie con la espátula, de modo que la altura obtenida en el

centro sea de 10 mm. Y la masa ocupe un volumen de 16 cm3

aproximadamente.

Una vez enrasado, se pasa el acanalador para dividir la pasta en

dos partes, a través de un surco de 63 mm de longitud.

Si se presentan desprendimientos de la pasta en el fondo de la

taza, se debe retirar todo el material y reiniciar el procedimiento.

Cuando se tiene el surco, se gira la manivela del aparato con una

frecuencia de 2 golpes por segundo, contando el número de

golpes necesarios para que la ranura cierre en 10 mm. de

longitud en el fondo de ella.

Finalmente, se toman aproximadamente 10 gr. del material que

se junta en fondo del surco para determinar la humedad.

El material sobrante se traslada al plato de evaporación para

mezclarlo nuevamente con agua destilada y repetir el

procedimiento por lo menos 2 veces más, de modo de obtener

tres puntos que varíen en un rango de 15 a 35 golpes (ideal es

tomar 5 puntos).

Es importante señalar que el ensayo se debe realizar desde la

condición más húmeda a la más seca.

69


CALCULOS:

Calcular la humedad de cada prueba de acuerdo al procedimiento

del ensayo de humedad.

Construir un gráfico semi - logarítmico, donde la humedad será la

ordenada (en escala natural) y el número de golpes (N), la

abscisa. En el gráfico, dibujar los puntos correspondientes a cada

una de las tres o más pruebas y construir una recta llamada curva

de flujo, pasando tan aproximadamente como sea posible por

dichos puntos.

Expresar el límite líquido (LL) del suelo, como la humedad

correspondiente a la intersección de la curva de flujo con la

abscisa en 25 golpes, aproximando al entero más próximo. Este

dato también puede interpolarse matemáticamente con N=25

golpes, obteniendo así el límite líquido.

LIMITE PLASTICO (LP).-

BASE TEORICA:

El Límite plástico se ha definido arbitrariamente como el contenido de

humedad del suelo al cual un cilindro se rompe o resquebraja al

amasado presentando un diámetro de aproximadamente de 3 mm.

Esta prueba es bastante subjetiva, es decir, depende del operador, el

cual debe ayudarse con un alambre y otro material de 3 mm. De

70


diámetro para hacer la comparación y establecer el momento

en que el suelo se resquebraja y presenta el diámetro especificado.

La muestra necesaria para realizar este ensayo deberá tener un peso

aproximado de 20 gr. Y pasar completamente por el tamiz 0.5 mm.

(malla Nº 40 ASTM).


Plato de evaporación de porcelana de 120 mm. De diámetro.

Espátula hoja flexible 20 mm. de ancho y 70 mm. de largo.

Placa de vidrio esmerilado o mármol como superficie de amasado.


capaza de mantenerse en 110º ± 5 ºC

Patrón de comparación, puede usarse un alambre o plástico de 3

mm. De diámetro.

Balanza de precisión de 0.01 gr.

Herramientas y accesorios. Malla Nº 40 ASTM, Agua destilada y

recipientes herméticos.

PROCEDIMIENTO DE LABORATORIO:

La muestra de ensayo se prepara de manera idéntica a la descrita

en el límite líquido, o bien puede usarse la misma muestra que se

uso en ese ensayo, en la etapa en que la pasta de suelo se vuelva

lo suficientemente plástica para moldearla como una esfera.

Se toma una porción de suelo de aproximadamente 1 cm3. se

amasa entre las manos y se hace rodar con la palma de la mano

o la base del pulgar, por sobre la superficie de amasado.

Formando un cilindro. Cuando se alcance un diámetro aproximado

a 3 mm. Se dobla y amasa nuevamente. Para volver a formar el

cilindro. Lo que se repite hasta que el cilindro se disgregue al

71


llegar al diámetro de 3 mm. En trozos de tamaño de 0.5 a 1 cm de

largo y no pueda ser re amasado ni reconstituido.

El contenido de humedad que tiene el suelo en ese momento

representa el límite plástico, el cual se determina colocando las

fracciones de suelo en un recipiente, secándolas al horno.

Se deben hacer cinco determinaciones que no difieran entre sí en

más de 2 %, en cado contrario deberá repetirse el ensayo.

CALCULOS:

Calcular el límite plástico (LP) del suelo, como el promedio de las

tres determinaciones realizadas.

Calcular el índice de plasticidad (IP), mediante la siguiente

expresión:

IP = LL-LP

DONDE:

LL = Limite Líquido del suelo (%)

LP = Límite plástico del suelo (%)

Con los datos de LP y la humedad natural (W) del suelo. Calcular

el índice líquido (IL) Y el índice de consistencia (IC) del suelo,

mediante las siguientes expresiones.

IL = (W-LP)/IP

IC = (LL-W)/IP

LIMITE DE CONTRACCION:

BASE TEORICA:

72


Se define el Límite de la contracción como la humedad máxima

de un suelo para la cual una reducción de la humedad no produce

disminución de volumen del suelo.

Como se vio en los ensayos anteriores (LL y LP). Con ellos se puede

predecir la presencia potencial de cambios de volumen en el suelo que

podrían provocar problemas posteriores. Sin embargo, para obtener

una indicación cuantitativa de cuanto cambio de humedad puede

presentarse (antes de tener un cambio de volumen significativo y para

obtener una indicación de la cantidad de éste), es necesario hacer el

ensayo del límite de contracción.

El ensayo comienza con un volumen de suelo que presente un estado

de humedad entre la condición de saturación completa (pero no

absolutamente necesario) y la

humedad cercano al límite líquido o superior. El suelo se deja

secar, en cuyo proceso se supone que cualquier pérdida de

humedad está acompañada por una disminución en el volumen global

de la muestra (o relación de vacíos).

A partir de ese valor límite en el contenido de humedad, es posible

producir cambios adicionales en el volumen del suelo debido a la

pérdida pasar completamente de agua de poros.

El tamaño de la muestra de ensayo será de aproximadamente 30 grs. y

deberá pasar completamente por el tamiz de 0.5 mm.


Plato de evaporación de porcelana de 140 mm. De Diámetro.

Regla de enrase de acero de 150 mm. De Largo.

Espátula o cuchillo con hoja flexible de 75 mm. De Largo y 20

mm. De ancho.

Molde cilíndrico metálico o de porcelana, con fondo plano de unos

45 mm. De Diámetro y 13 mm. De altura.

Taza de vidrio de 60 mm. De diámetro y 30 mm. De altura, con

borde superior pulido y esencialmente paralelo a la base.

73


Placa de vidrio con 3 puntas para sumergir la muestra en

un recipiente con mercurio.

Probeta con una capacidad de 25 ml. y graduada cada 0,1 ml.

Balanza de 0,01gr. de precisión.


capaz de mantenerse en 110 º ± 5 º C.

Mercurio suficiente para llenar la taza de vidrio y agua destilada.

Mediante el dato de su densidad (γ H G = 1 3 , 5 5 g r / cm3 ). Se

registra dicha capacidad como volumen de la pastilla de suelo

húmedo a ensayar (Vh), aproximando a 0,01 cm3.

EQUIPO PARA DETERMINAR EL LÍMITE DE CONTRACCIÓN.

PROCEDIMIENTO EN LABORATORIO:

El molde se calibra pesándolo (Mr) y obteniendo su capacidad

volumétrica. Para esto último, se llena con mercurio, se enrasa, se

pesa (Mm) y se determina el volumen de mercurio.

Se toma la muestra de ensayo completamente homogenizada y

se coloca en el plato de evaporación, mezclándola con una

74


suficiente cantidad de agua destilada, llenando completamente

los huecos y dejando el suelo lo suficientemente consistente para

colocarlo en el molde sin inclusión de burbujas de aire. La

humedad necesaria ara alcanzarla consistencia requerida es

ligeramente superior a el límite líquido y en suelos plásticos

puede exceder hasta en un 10% dicho valor.

A continuación es necesario curar la muestra al menos 24 horas,

para que se mezclen homogéneamente las partes líquida y

sólida. Este plazo es variable de acuerdo al tipo de suelo.

Se recubre el interior del molde con una capa delgada de

vaselina, con el objeto de evitar la adherencia del suelo al molde.

Se coloca una porción de suelo húmedo de aproximadamente 1/3

de la capacidad del molde en el centro de este y se extiende

hacia los bordes, golpeando el molde contra una superficie firme

recubierta con papel secante.

Se agrega una cantidad de suelo similar a la de la primera

capa y se compacta haciendo que el aire atrapado suba a la

superficie, se agrega más material hasta llenar el molde con

un exceso, para luego en rasarlo con la regla y limpiarlos restos

adheridos al exterior del molde.

Luego se pesa el molde con el suelo húmedo compactado ( M h )

y se deja secar al aire hasta que la pastilla de suelo moldeado se

despegue del molde o cambie de color oscuro a claro, la que se

seca dentro del horno hasta masa constante y se determina el

peso del molde con el suelo seco (Ms). El secado primario (al

aire), se realiza con el fin de reducir la posibilidad de que el suelo

se fracture formándose grietas en él debido al violento cambio de

temperatura en el horno.

Finalmente, se debe obtener el volumen de la pastilla de suelo

seco, para ello debe llenarse la taza con mercurio hasta que

rebalse, se enrasa con la placa de vidrio y se limpian los restos

adheridos al exterior de la taza.

Luego se coloca la taza llena sobre el plato de evaporación (de

peso M1) y se deposita la pastilla de suelo en el mercurio

sumergiéndola con las puntas de la placa de vidrio, hasta que

75


esta tope firmemente contra el borde de la taza, tratando de no

dejar aire atrapado bajo el trozo de suelo ni bajo la placa de

vidrio.

Al sumergir la pastilla de suelo, se desplaza un volumen de

mercurio que queda en el plato de evaporación, el que debe

pesarse (M2) ya que con la densidad del mercurio se conocerá el

volumen desplazado, que es igual al volumen de la pastilla de

suelo seco (Vs), aproximando a 0,01cm3.

76


CALCULOS:

Calcular la humedad del suelo (w) al momento de moldear, mediante

la siguiente expresión:

w = ( Mh - Ms ) / ( Ms - Mr ) * 1 0 0 ( % )

DONDE:

M h = peso del molde más suelo húmedo (gr)

Ms = peso del molde más suelo seco (gr)

M r = peso del molde (gr)

Calcular el límite de contracción (LC):

L C = w - (V h - V s) / (M s - Mr) * γ w * 100 (%)

DONDE:

V h = volumen de la pastilla de suelo húmedo (cm3)

V s = volumen de la pastilla de suelo seco (cm3)

V w = densidad del agua ( gr / cm3)

Calcular el volumen del suelo húmedo (Vh):

Vh = (Mm - M r ) / γ H G ( cm3 )

DONDE:

Mm = peso del molde lleno de mercurio (gr)

H G = densidad del mercurio ( 1 3 , 5 7 g r s / c c )

Calcular el volumen del suelo seco (Vs):

V s = (M2 - M1 ) / γm ( cm3 )

DONDE:

M1 = peso del plato de porcelana más mercurio desplazado (gr)

M2 = Peso del plato de porcelana (gr)

77


Calcular la relación de contracción (R),

como la relación entre un cambio de volumen dado y su

correspondiente cambio en la humedad sobre el límite de contracción

y el cambio volumétrico del suelo (Vc), definido como la disminución

de volumen que presenta la masa de suelo cuando su humedad (w)

disminuye a una semejante al límite de contracción(LC) , mediante las

siguientes expresiones :

R = (Ms - Mr ) / Vs

V c = ( w - LC ) * R ( % )

Calcular la relación de contracción lineal del suelo (LS), definida como

la disminución en una dimensión que presenta una masa de suelo

cuando su humedad (w) disminuye a un porcentaje igual al límite de

contracción (LC), mediante la siguiente expresión:

L S = ( 1 - 3 √ 1 - VC ) * 1 0 0 ( % )




78



ENSAYO LÍMITE LÍQUIDOCALICATA 1 ESTRATO 1

DESCRIPCION LÍMITE LÍQUIDO

Nº Prueba I II III IV

Nº Tara 1 2 3 4

Nº de golpes 18 23 21 25Peso tara + suelo húmedo (g) 23.14 23.93 22.36 24.44Peso tara + suelo seco (g) 22.19 22.84 21.58 23.24Peso del agua (g) 0.95 1.09 0.78 1.2Peso de la tara (g) 17.11 17.18 17.52 17,10Peso del suelo seco (g) 5.08 5.66 4.06 6.14

Contenido de humedad (%) 18.7 19.26 19.21 19.54

Limite Liquido (%)

LL 19.18%

LP NP

IP NP





79



ENSAYO LÍMITE LÍQUIDOCALITA 2 ESTRATO 1

DESCRIPCION LÍMITE LÍQUIDO

Nº Prueba I II III IV

Nº Tara 1 2 3 4

Nº de golpes 25 30 33 32Peso tara + suelo húmedo (g) 24.20 26.42 23.04 29.85Peso tara + suelo seco (g) 22.43 24.82 22.03 28.72Peso del agua (g) 1.77 1.6 1.01 1.13Peso de la tara (g) 14.41 17.61 17.12 23.44Peso del suelo seco (g) 8.02 7.21 4.91 5.28Contenido de humedad (%) 22.07 22.19 20.57 21.40Limite Liquido (%)

LL 21.56%

LP NP

IP NP

CONCLUSIONES:




80


De acuerdo con los ensayos realizados en el laboratorio se obtuvo

los siguientes valores como resultado: calicata C-01 Estrato 1

obteniéndose 20, 18, 23 y 21 golpes a determinados porcentajes de

humedad, dándonos como resultado promedio de límite líquido es de

19.18% el límite liquido a los 25 golpes.

De igual forma en la calicata C-02 Estrato 1 podemos observar que en

el ensayo de limite liquido el numero de golpes obtenido es de: 23,

25, 26, 24 golpes con su respectivo contenido de límite líquido es de

21.56% en límite líquido.

En la calicata Nº 01 y en la calicata N° 02 al realizar el ensayo de

plasticidad no se logro llegar a los 3mm por lo que no se pudo

determinar el limite plástico del suelo por ser una arena que no

contiene arcilla aparente. El índice de Plasticidad en ambos estratos

da como resultado un valor nulo, el cual indica que este tipo de

suelo no presenta Índice de Plasticidad (N.P.).

La determinación del límite plástico es subjetiva por la cual el

operador debiera ser el mismo para todas las determinaciones y de

este modo evitar dispersión en los resultados obtenidos. En nuestro

caso no se pudo de desarrollar el ensayo de plasticidad por ser un

suelo arenoso.

El límite de contracción no se pudo determinar por falta de materiales

para el ensayo, así que se determino según su valor teórico el cual

sería igual al volumen de vacios (Vv).

81


RECOMENDACIONES:

Para realizar el ensayo del límite líquido no se deberá utilizar una

muestra de suelo mayor a la capacidad de la cuchara de la

Casagrande.

Es recomendable accionar a razón de dos golpes por segundo.

Es necesario utilizar el tipo de herramienta adecuada para hacer la

ranura y la determinación de la humedad.

La altura de la cuchara de casa grande deberá ser verificada antes de

realizar el ensayo, esta deberá ser de 1 cm.

El tiempo de saturación varía según el tipo de suelo. En suelos de alta

plasticidad se requerirá de por lo menos 24 horas, en cambio en

suelos de baja plasticidad, este plazo puede ser mucho menor e

incluso en ciertos casos puede eliminarse.

82


CLASIFICACION DE SUELOS

83

CLASIFICIÓN DE SUELOS


Dada la complejidad y prácticamente la infinita variedad con que los

suelos se presentan en la naturaleza, era necesario realizar los

diversos estudios para encontrar un sistema de clasificación de suelos

para que satisfaga los distintos de tipos de clasificación en la

mecánica de suelos, dentro de estos estudios destacan los efectuados

por el doctor Artur Casagrande. Inicialmente se tenía el sistema de

clasificación de aeropuertos llamado así porque estaba orientado para

uso para aquel tipo de obras, este sistema fue ligeramente modificado

para construir el “sistema unificado de clasificación de suelos”, el cual

es usado ampliamente en la actualidad. Esta clasificación está basada

sólo en los límites de Atterberg para la fracción que pasa el tamiz

N°40, y se obtiene a partir de la llamada CARTA DE PLASTICIDAD.

CARTA DE PLASTICIDAD

84


85


PRINCIPALES SISTEMAS DE CLASIFICACION

SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACIÓN DE SUELOS (SUCS):

Este sistema propuesto por Arturo Casagrande (1942) lo adopta el

cuerpo de Ingenieros de EE.UU. en los aeropuertos y actualmente es

ampliamente utilizado en el mundo. Inicialmente se tienen suelos

granulares o finos, el suelo es fino cuando más del 50% pasa el tamiz

N° 200, si no, es granular.

Los suelos granulares se designan con estos símbolos

Prefijos

G Grava El 50% o más es retenido en el tamiz N°4

S Arena Sí más del 50% pasa el tamiz N°4

Sufijos

W bien gradado P mal gradado Depende del Cu y Cc

M Limoso C Arcilloso Depende de WL y el IP

Si menos del 5% pasa el tamiz N°200, los sufijos son W o P, según los

valores de Cu y Cc. Si más del 12% pasa el tamiz N° 200, los sufijos

son M o C, dependiendo de WL e IP. Si el porcentaje de finos está entre

el 5% y el 12%, se utilizan sufijos dobles (clase intermedia).

Los suelos finos se designan con estos símbolos.

Prefijos Sufijos

M Limo

C Arcilla

O Orgánico

GRUPO NOMBRES TIPICOS DEL MATERIAL

GW Grava bien gradada, mezclas gravosas, poco o ningún fino

GP Grava mal gradada, mezclas grava – arena, poco o ningún fino.

GM Grava limosa, mezclas grava, arena, limo.

L Baja plasticidad (WL <

50%)

En la carta de plasticidad

separados por la línea B.

H Alta plasticidad (WL >

50%)

86


GC Grava arcillosa, mezclas gravo – arena arcillosas.

SW Arena bien gradada.

SP Arena mal gradada, arenas gravosas, poco o ningún fino

SM Arenas limosas, mezclas arena – limo.

SC Arenas arcillosas, mezclas arena – arcilla.

ML

Limos inorgánicos y arenas muy finas, polvo de roca, limo arcilloso, poco plástico, arenas finas limosas, arenas finas arcillosas.

CLArcillas inorgánicas de plasticidad baja a media, arcillas gravosas, arcillas arenosas, arcillas limosas, arcillas magras (pulpa)

OL Limos orgánicos, arcillas limosas orgánicas de baja plasticidad

MHLimos inorgánicos, suelos limosos o arenosos finos micáceos o diatomáceos (ambiente marino, naturaleza orgánica silíceo), suelos elásticos.

CH Arcillas inorgánicas de alta plasticidad, arcillas gruesas.

OH Arcillas orgánicas de plasticidad media a alta, limos orgánicos.

Pt Turba (carbón en formación) y otros suelos altamente orgánicos.

CLASIFICACION DE SUELOS SEGÚN EL SUCS:

Este sistema divide a los suelos en dos grandes grupos los cuales se

detallan a continuación:

SUELO DE GRANO GRUESO: Si más de 50% retenido por el tamiz N°

200 se considera un suelos de granos grueso y estos a su vez se

subdividen en dos grupos:

GRAVAS (G).- Si mas del 50% son retenidas por la malla N° 04 son

consideradas como gravas (G),van acompañadas de W (bien

graduada) y P (mal graduada ), de acuerdo con la siguiente

clasificación

- Si menos del 5 % pasa el tamiz N° 200, calcule los dos coeficientes:

Cu y Cc .Si los valores de Cu>4 y CC igual a 1 y 2 se le asigna W (bien

graduado), caso contrario P (Mal graduado)

87


- Si pasa por el tamiz N° 200 del 5 al 12% de la muestra, se

utilizan sufijos dobles (clase intermedia).

- Si mas del 12 % pasa la malla N°200, se utilizan los sufijos son M o

C, dependiendo del WL e IP.

ARENAS (S).- Si mas del 50% de la fracción gruesa pasa por la malla

N° 04.Asi mismo estas van acompañadas por una letra de acuerdo

con la siguiente clasificación:

- Si menos del 5 % pasa el tamiz N° 200 calcule los dos coeficientes:

Cu y Cc .si los valores de Cu>4 y CC igual a 1 y 2 se le asigna W (bien

graduado), caso contrario P (Mal graduado).

- Si pasa por el tamiz N° 200 del 5 al 12% de la muestra, se utilizan

sufijos Dobles (clase intermedia).

- Si mas del 12 % pasa la malla N°200, se utilizan los sufijos son M o

C, dependiendo del WL e IP.

En casos dudosos como, la regla favorece a la clasificación de menos

plasticidad.

SUELO DE GRANO FINO.- Si más de 50% pasa el tamiz N° 200, se

considera un suelo de granos finos y estos a su vez se subdividen en

dos grupos.

ARCILLA INORGÁNICA (C).-

Si el IP (índice de plasticidad) es mayor que 7 %.

Si el limite liquido es menor del 50 % va acompañado de la

letra L (baja plasticidad o de baja compresibilidad).

Si el limite liquido es mayor del 50 % va acompañado de la

letra M (Alta plasticidad o de alta compresibilidad).

LIMO INORGANICO (M).-

88


Si el IP (índice de plasticidad) es menor de 4 %. -Si el limite

liquido es menor del 50 % va acompañado de la letra L(baja

Plasticidad o baja compresibilidad).

Si el limite liquido es mayor del 50 % va acompañado de la

letra M (Alta plasticidad o alta compresibilidad).

Si el IP (índice de plasticidad) está entre el 4 % y el 7 % el

suelo debe tener clasificación doble tale como CL-ML o CH-OH.

NORMATIVIDAD:

Una vez obtenida la clasificación del suelo de acuerdo con el sistema

Unificado de clasificación de suelos, la representación grafica y

simbólica de los estratos en el perfil estratigráfico deberá de realizarse

de acuerdo con la Norma E.050 del Reglamento Nacional de

Edificaciones, el cual establece los diferentes tipos de suelos.

89


Simbología de suelos (referencial)

CALCULOS DE CLASIFICACION DE LOS SUELOS (SUCS)

90


CALICATA 1

ESTRATO 1

- 0.00 m. a -1.00 m.

% Retenido malla 200 : 31.40 % Suelo Grueso

% Pasante malla Nº 4 : 99.72 % > 50% ES ARENA

% Pasante malla Nº 200 : 2.26 % < 50% NO SON SUELOS FINOS

Coeficiente de Uniformidad : 2.32

Coeficiente de Curvatura : 1.49

Índice Plástico : No presenta Índice Plástico

Límite líquido : 19.18 %

Clasificación : SM

CALICATA 2

ESTRATO 1

- 0.00 m. a -3.00 m.

% Retenido malla 200 : 30.67 % Suelo Grueso

% Pasante malla Nº 4 : 99.19 %> 50% ES ARENA

% Pasante malla Nº 200 : 1.94 % < 50% NO SON SUELOS FINOS

Coeficiente de Uniformidad : 2.37

Coeficiente de Curvatura : 1.41

Índice Plástico : No presenta Índice Plástico

Límite líquido : 21.56 %

Clasificación : SM




91



CALICATA I

Nº

EstratoAltura Esquema Descripción Características

1erArena con poco Contenido de

Limos

SM

2doGrava mal

graduada de 1” a 5”

GP


CALICATA II

UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA




92


Nº

EstratoAltura Esquema Descripción Características

1erArena con poco Contenido de

Limos

SM

2doGrava mal

graduada de 1” a 5”

GP

CONCLUSIONES:

Se utilizo el SUCS (Sistema Unificado de clasificación de suelos) para

la clasificación del suelo en estudio, ya que mediante este sistema

podemos identificar y agrupar en forma rápida los tipos de suelos.

De acuerdo con los datos obtenidos en laboratorio, correspondientes

a la calicata N°1 estrato 1 encontramos que el 75.24%, es el

porcentaje que pasa la malla N° 200, entonces como más del 50%

93


queda retenido en la malla N°200 es un suelos grueso. Además el

97.45%, es el porcentaje que pasa la malla N° 04 por lo tanto se

puede determinar que el tipo de suelo es una arena limosa, ya que

este no presenta índice de plasticidad.

De acuerdo con los datos obtenidos en laboratorio, correspondientes

a la calicata N°2 estrato 1 encontramos que el 93.86%, es el

porcentaje que pasa la malla N° 200, entonces como más del 50%

queda retenido en la malla N°200 es un suelos fino. Además el

61.59%, es el porcentaje que pasa la malla N° 04 por lo tanto se

puede determinar que el tipo de suelo es una arena bien graduada,

ya que este no presenta índice de plasticidad.

Los suelos pueden ser clasificados por un Sistema de Unificado de

clasificación de los suelos (SUCS), ya que nos permite clasificarlos

mediante una determinada simbología, a través de su granulometría

y la plasticidad.

La curva granulométrica y los Límites de Atterberg son de gran

utilidad, ya que los resultados no revelan el comportamiento del suelo

in situ.

La identificación permite conocer las propiedades mecánicas e

hidráulicas del suelo, atribuyéndole una clasificación de acuerdo con

los diversos sistemas de clasificación en el cual puedan situarse

94


RECOMENDACIONES:

Para realizar las clasificaciones de los suelos tenemos que tomar en

consideración todas las características que posee los estratos para la

interpretación y clasificar con las tablas del sistema unificado de

clasificación de los suelos el SUCS, la cual nos determinar la

simbología de los diferentes estratos.

Tener en cuenta los valores obtenidos mediante el ensayo de

granulometría como son: porcentaje que pasa la malla N° 200 y

porcentaje que pasa la malla N° 04, ya que con estos valores y la

tabla de Casagrande podemos determinar el tipo de suelos

encontrado.

Así mismo realizar correctamente los ensayos de granulometría y

límites de Atterberg, puesto que estos resultados determinan

fundamentalmente el tipo de suelo y su simbología.

Realizar un correcto análisis granulométrico, debido a que es muy

importante al momento de clasificar los suelos.

Se recomienda realizar todos los ensayos de una forma correcta para

no errar en los resultados para la clasificación del tipo de suelo en

estudio.

95


ENSAYO DE CLASIFICACION DEL SUELO

OBJETIVOS

Determinar la densidad máxima y mínima del suelo de cada una de las

calicatas realizadas en el Distrito Alto de la Alianza.

La compactación de los suelos, importantísimo como medio para

aumentar la resistencia y disminuir la compresibilidad de los mismos,

no fue reconocida ampliamente sino hasta la aparición del rodillo pata

ENSAYO DE COMPACTACION

96


de cabra en 1906. Sin embargo, fue hasta 1933, año en el que

R.R. Proctor publicó sus investigaciones sobre este tema, Proctor

encontró que aplicando a un suelo cierta energía para compactarlo, el

peso volumétrico varía con el contenido de humedad según una curva,

en la cual se puede observar la existencia de un grado de humedad

con el cual se obtiene el peso volumétrico máximo para ese suelo y

esa energía de compactación.

Actualmente existen muchos métodos para reproducir, al menos

teóricamente, en laboratorio las condiciones dadas de compactación

en terreno. Históricamente, el primer método, respecto a la técnica

que se utiliza actualmente, es el debido R.R. Proctor y que es conocido

como Prueba Proctor estándar. El mas empleado actualmente es el

denominado prueba Proctor modificado en el que se aplica mayor

energía de compactación que el estándar, siendo el que esta más de

acuerdo con las solicitaciones que las modernas estructuras .

Todos ellos consisten en compactar el suelo, con condiciones variables

que se especifican a continuación:

ESPECIFICACIONES DE PRUEBAS EN LABORATORIO

Método N°Peso del

pistón (Kg)

Diámetro del

pisón

(cm)

Altura de

caída Libre

(cm)

Diámetro del

molde (cm)

Vólumen del

molde(cm3)N° de Capas

Nº

Golpes por

capa

Estándar 1 2.5 5 30 10 943.33 3 25

Estándar 2 2.5 5 30 15 2123.03 3 56

Modificado 3 4.5 5 46 10 943.33 5 25

Modificado 4 4.5 5 46 15 2123.03 5 56

Los métodos 1 y 3 se emplean con suelos que tienen un alto % de

partículas bajo la malla N° 4, un buen criterio es considerar 80% en

peso como mínimo.

Los métodos 2 y 4 se emplean con suelos que tienen un % importante

de partículas mayores a la malla N°4 y menores que ¾.

EQUIPO

97


Molde Proctor Modificado cilíndrico de 4”.

Pisón estándar de 10 lb.

Guía metálica para el pisón.

Regla recta metálica.

Balanza Analítica.

Taras para contenido de humedad.

Horno.

BENEFICIOS DE LA COMPACTACIÓN

Aumenta la capacidad para soportar cargas: Los vacíos producen

debilidad del suelo e incapacidad para soportar cargas pesadas. Estando

apretadas todas las partículas, el suelo puede soportar cargas mayores

debidas a que las partículas mismas que soportan mejor.

Impide el hundimiento del suelo: Si la estructura se construye en el suelo

sin afirmar o afirmado con desigualdad, el suelo se hunde dando lugar a

98


que la estructura se deforme (asentamientos diferenciales). Donde el

hundimiento es más profundo en un lado o en una esquina, por lo que se

producen grietas o un derrumbe total.

Reduce el escurrimiento del agua: Un suelo compactado reduce la

penetración de agua. El agua fluye y el drenaje puede entonces regularse.

Reduce el esponjamiento y la contracción del suelo: Si hay vacíos, el agua

puede penetrar en el suelo y llenar estos vacíos. El resultado sería el

esponjamiento del suelo durante la estación de lluvias y la contracción del

mismo durante la estación seca.

Impide los daños de las heladas: El agua se expande y aumenta el

volumen al congelarse. Esta acción a menudo causa que el pavimento se

hinche, y a la vez, las paredes y losas del piso se agrieten. La

compactación reduce estas cavidades de agua en el suelo.

PRUEBA DE PROCTOR

Se refiere a la determinación del peso por unidad de volumen de un suelo que

ha sido compactado por un procedimiento definido para diferentes contenidos

de humedad. Esta prueba tiene por objeto:

Determinar el peso volumétrico seco máximo γ smáx que puede alcanzar un

material, así como la humedad óptima wo a que deberá hacerse la

compactación.

Determinar el grado de compactación alcanzado por el material durante

puertos y calles, relacionando el peso volumétrico obtenido en el lugar con el

peso volumétrico máximo Proctor.

La prueba de Proctor reproduce en el laboratorio el tipo de compactación

uniforme de la parte inferior hacia la superficie de la capa compactada.

En todos los suelos al incrementarse su humedad se aplica un medio

lubricante entre sus partículas que permite un cierto acomodo a estas cuando

se sujetan a un esfuerzo de

compactación. Si se sigue incrementando la humedad aplicando el mismo

esfuerzo de compactación, se llega a obtener el mejor acomodo de las

partículas del suelo y por consecuencia el mayor peso volumétrico seco, con

cierta humedad llamada humedad óptima.

99


La prueba de Proctor está limitada a los suelos que pasen totalmente la

malla Nº 4, que cuanto mucho tenga un retenido de 10% en esta malla, pero

que pase dicho retenido por la malla de 3/8”. Cuando el material tenga

retenido en la malla 3/8” debe determinarse la humedad óptima y el peso

volumétrico seco máximo con la prueba Proctor estándar.

Para efectuar la prueba de Proctor se usa el siguiente equipo:

Un molde de compactación constituido por un cilindro metálico de 4” de

diámetro interior, por 4-1/2” de altura y una extención de 2 y ½” de altura y

del mismo diámetro.

Un pisón metálico de 5.5 lb. De peso con superficie circular de apisonado de

2” de diámetro.

Una guía de lámina de forma tubular de 35 cm. de largo, aproximadamente.

Una regla metálica con arista cortante de 25 cm. de largo.

Una balanza de 20 kg de capacidad y 1 gramo de aproximación.

Una balanza de 200 gr. de capacidad y de 0.01 gr. de sensibilidad para

determinaciones de humedad.

Un horno que mantenga una temperatura constante entre 100 – 110ºC.

Cápsulas para determinación de humedad.

Charolas de lámina.

Una probeta graduada de 500cc.

Para preparar el material para la prueba se obtiene por cuarteos una muestra

de 3 kg. de material previamente secado al sol, se adiciona la cantidad

necesaria de agua para iniciar la prueba. La cantidad de agua que se adiciona

deberá ser la necesaria para que una vez repartida uniformemente presente

el material una consistencia tal que al ser comprimido en la palma de la mano

no deje partículas adheridas a ella ni la humedezca, y que a la vez el material

comprimido pueda tomarse con dos dedos sin que se desmorone.

Se compacta en el molde cilíndrico en tres capas aproximadamente iguales.

Deberán darse 25 golpes repartidos uniformemente para apisonar cada capa.

Una vez apisonada la última capa se remueve la extensión y se elimina el

excedente de material del molde

cilíndrico y se pone a secar una pequeña cantidad del corazón de la muestra

para determinar la humedad.

100


Esta serie de determinaciones continúan hasta que la muestra esté

muy húmeda y se presente una disminución apreciable en el peso del suelo

compactado.

En términos generales, al aumentar la energía de compactación para un mism

suelo aumenta su peso volumétrico seco máximo y disminuye su humedad

óptima. Así pues, siempre que se trate de peso volumétrico seco máximo y

humedad óptima, es necesario especificar el estándar de compactación

empleado.

ENSAYO DE COMPACTACION PROTOR MODIFICADO

101


102


103


PROCEDIMIENTO DE COMPACTACIÓN

Se obtiene una muestra aproximada de 12 Kilogramos por estrato, con

esta muestra podremos realizar cuatro ensayos por estrato.

Secar al aire la muestra de suelo a compactar.

Determinamos y registramos los datos del molde Proctor teniendo

colocada su placa de base.

Añadir agua a la muestra del suelo, para obtener una mezcla

ligeramente húmeda, que aún se desmorone cuando se suelte después

de ser apretada en la mano.

Una vez saturada la muestra en forma homogénea, se procede a

realizar el ensayo de compactación, se coloca 5 capas de muestra,

cada capa debe de ser compactada con el pisón con 25 golpes.

En la última capa para evitar que la muestra se derrame se coloca el

collarín de manera que se pueda realizar el llenado del molde.

Cuidadosamente quitamos la extensión del molde y enrasamos la

parte superior del cilindro con la regla metálica.

Determinamos y registramos el peso del cilindro, con la placa de base

y el suelo compactado.

Retiramos la muestra del suelo del molde y procedemos a hallar su

contenido de humedad.

Repetimos el procedimiento anterior cuatro veces mínimo pero

añadiendo 50 ml de agua en cada ensayo, y posteriormente hallando

su contenido de humedad de las muestras.

Con los datos obtenidos realizamos una gráfica que tenga como

abscisas, los diferentes contenidos de humedad y como ordenadas los

pesos específicos seco y de la masa.

CALCULOS:

104


ENERGÍA ESPECÍFICA

La energía específica de compactación se obtiene aplicando la

siguiente fórmula:

Ec=N∗n∗W∗hV

DONDE:

Ec = Energía especifica

N = Número de golpes por capa

n = Número de capas de suelo

W = Peso del pisón

H = Altura de caída libre del pisón

V = Volúmen del suelo compactado.

CURVA DE COMPACTACION

El peso específico húmedo (الt) se obtiene dividiendo el peso del

material húmedo por el volumen interior del molde.

t = Peso del material húmedoال

Volumen del molde

A partir de los datos del contenido de humedad calculados, de

cada muestra compactada de determina el peso específico seco

:d segúnال

W=W w

W s

γ d=γ t

W+1

Donde :

Ww : Peso del agua

Ws : Peso de los sólidos

Con los datos obtenidos de الd y w se construye un grafico similar a la

siguiente figura.

105


PROCTOR MODIFICADO

CALICATA I

ESTRATO 1

METODO DE COMPACTACION

VOLUMEN DEL MOLDE (cm3) : 942.47 PESO DEL MOLDE (gr.) :

4109

NUMERO DE ENSAYOS 1 2 3 4PESO SUELO HUMEDO + MOLDE gr. 5858.0 5900.0 5974.0 6058.0PESO SUELO HUMEDO

COMPACTADOgr. 1749 1791 1865 1949

DENSIDAD HUMEDA gr/cc

1.85 1.90 1.98 2.07

N° DE RECIPIENTE N-1 N-2 N-3 N-4PESO SUELO HUMEDO + TARA gr. 533.6 652.0 433.8 555.5PESO SUELOS SECO + TARA gr. 499.5 604.9 386.4 488.6PESO DE LA TARA gr. 109.8 150.4 24.5 111.0PESO DE AGUA gr. 34.1 47.1 47.4 66.9PESO DE SUELO SECO gr. 389.7 454.5 361.9 377.6CONTENIDO DE AGUA % 8.75 10.36 13.09 17.72DENSIDAD SECA gr/cc 1.38 1.72 1.75 1.76

DENSID. MAX. SECA (gr/cc) 2.13 HUMEDAD ÓPTIMA (%) 5.65




106


PROTOR MODIFICADO CALCIATA I

GRAFICO

8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0 19.01.35

1.4

1.45

1.5

1.55

1.6

1.65

1.7

1.75

1.8

% DE HUMEDAD

DEN

SIDA

D SE

CA (g

r/cc

)

CALICATA I - ESTRATO 1




107


PROCTOR MODIFICADO

CALICATA II

ESTRATO 1

METODO DE COMPACTACION

VOLUMEN DEL MOLDE (cm3) : 942.47 PESO DEL MOLDE (gr.) :

4109

NUMERO DE ENSAYOS 1 2 3 4PESO SUELO HUMEDO +

MOLDEgr. 5888 5986 6015 6124

PESO SUELO HUMEDO COMPACTADO

gr. 1779 1877 1906 2015

DENSIDAD HUMEDA gr/cc 1.89 1.99 2.02 2.14N° DE RECIPIENTE N-1 N-2 N-3 N-4PESO SUELO HUMEDO +

TARAgr. 487.1 482.5 527.9 565.0

PESO SUELOS SECO + TARA gr. 460.4 449.7 485.6 507.7PESO DE LA TARA gr. 109.8 98.3 110.5 150.3PESO DE AGUA gr. 26.7 32.8 42.3 57.3PESO DE SUELO SECO gr. 350.6 351.4 375.1 357.4CONTENIDO DE AGUA % 7.61 9.33 11.27 16.03DENSIDAD SECA gr/cc 1.75 1.82 1.81 1.84

DENSID. MAX. SECA (gr/cc) 2.30 HUMEDAD ÓPTIMA (%)

5.65




108


PROCTOR MODIFICADO

GRAFICA

CALICATA II - ESTRATO I

7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.01.74

1.75

1.76

1.77

1.78

1.79

1.80

1.81

1.82

1.83

1.84

1.85

Valores Y

% DE HUMEDAD

DEN

SIDA

D SE

CA (g

r/cc

) UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA




109


CONCLUSIONES

Se concluye que el porcentaje de humedad optimó obtenido de la curva

del ensayo de proctor modificado nos indica la cantidad de agua que

debemos utilizar para compactar dicho suelo.

Los datos obtenidos de densidad máxima seca y contenido de humedad

optimo que se especifican, son los datos que necesitamos para realizar

una mejor compactación en nuestra área de estudio.

Se concluye que se puede mejorar la densidad del suelo teniendo mucho

cuidado en el incremento de agua del suelo a compactar.

Que los suelos aumentan su resistencia con una cierta cantidad de agua

pasado esto empieza a disminuir su resistencia.

Según la curva de compactación de la calicata I estrato 01 de 0.00 – 1.00

mts. La densidad máxima es de 2.13 gr/cc y su contenido de humedad

optimo es de 5.65%.

Según la curva de compactación de la calicata 2 estrato 01 de 0.00 – 1.10

mts. La densidad máxima es de 2.3 gr/cc y su contenido de humedad

optimo es de 5.65%.

Para una compactación con este tipo de suelo se deberá llegar a la

densidad y contenido de humedad ya indicados antes, para tener un suelo

bien compactado. Y no exceder en el contenido de agua.

El agua es un elemento importante en la compactación porque ayuda a

que se acomoden con mayor facilidad las partículas del suelo.

Los resultados de las pruebas de compactación se grafican en curvas que

relacionan el peso específico seco versus el contenido de agua como en el

grafico mostrado anteriormente.

Con la compactación llegamos a disminuir la relación de vacíos que hay

en nuestra área de estudio.

110


RECOMENDACIONES.

Se recomienda tener todas las herramientas necesarias al momento de

realizar los ensayos.

Tamizar la muestra que inicialmente fue compactada.

Parar de realizar el análisis de laboratorio cuando se empiece a notar la

disminución de la densidad de la muestra.

Realizar por lo menos 4 ensayos por cada estrato.

Planificar las labores que se van a realizar en el laboratorio.

Se recomienda para este ensayo iniciar con un suelo relativamente seco,

incorporando agua en distintas porciones del mismo en la proporción

necesaria para alcanzar los contenidos de humedad deseable.

Se recomienda que el ensayo debe realizarse con sumo cuidado,

verificando que los equipos a utilizar estén en buen estado.

Para determinar el contenido de humedad debemos tener sumo cuidado a

la hora de pesar y anotar los pesos de la muestra con la cual trabajamos.

Realizar los cálculos del ensayo de compactación durante la ejecución del

ensayo para evitar errores en el diseño de la curva de densidad seca

versus contenido de humedad.

Se recomienda que la misma persona que comienza un ensayo de

compactación siga hasta que lo termine. para que la energía no varié.

No volver a compactar una muestra ya utilizada.

111


DENSIDAD MINIMA

112


DETERMINACION DE LAS DENSIDAD MINIMA

INTRODUCCION:

Su finalidad es determinar la densidad seca mínima de suelos no

cohesivos, no cementados, de tamaño máximo nominal hasta 80 mm.,

que contengan hasta un 12% en masa de partículas menores que 0,08

mm. y un IP igual o menor que 5.

El método se aplica ya que en esta clase de suelos, estén secos o

saturados, la compactación por impacto no produce una curva bien

definida de relación humedad-densidad.

Karl Terzaghi expresó el grado de compacidad de estos suelos en

términos de la densidad relativa también denominado índice de

densidad (ID), la cual se encuentra en función de las densidades

máxima y mínima obtenidas en laboratorio.

Tamaño

máximo

Tamaño

mínimo

Aparato de llenado

para determinar

Capacidad del

molde (lts)

80 45 Pala ó poruña 14,240 10 Poruña 2,820 10 Poruña 2,810 10 Embudo de 25 mm. 2,85 10 Embudo de 12,5 mm. 2,8

Figura 1. Tamaño de la muestra, selección del aparato de llenado y

capacidad del molde según el tamaño máximo del suelo.

EQUIPOS Y HERRAMIENTAS:

Los equipos y herramientas a utilizar son los siguientes:

Molde metálico.

Regla metálica.

Balanza.

Brocha.

Cucharilla.

Recipientes de plástico.

113


114


PROCEDIMIENTO:

Tomar la muestra en estado natural para realizar el siguiente

procedimiento en laboratorio:

Se selecciona el molde, aparato de llenado y el peso de la muestra,

según el tamaño máximo de partículas del suelo, se pesa el molde a

utilizar (Mm) y se verifica su volumen (Vm).

Se coloca este sobre una superficie firme, plana y horizontal y se

procede a depositar sin altura de caída, la muestra de terreno natural

según el tamaño máximo nominal de partículas, evitando golpear o

vibrar el molde.

Finalmente, se enrasa el material excedente y se pesa el molde más el

suelo que contiene (W 1).

CALCULOS:

Para calcular la densidad mínima del suelo mínima del suelo

utilizaremos las siguientes formulas:

densidad mínima = (W1 - Mm) / Vm (grs/cc)

DONDE:

Mm = Peso del molde (grs.)

W1 = Peso del molde más el suelo (grs.)

Vm = volumen del molde (cc.)

115


DENSIDAD MINIMA

CALICATA I

DENOMINACION UND CALICATA-01

NUMERO DE MUESTRAS ESTRATO I

M-1 M-2PESO DEL MOLDE grs 4,296.00 4,296.00PESO DELA MUESTRA +MOLDE grs 6,231.00 6,195.00PESO DE LA MUESTRA grs 1,935.00 1,899.00VOLUMEN DEL MOLDE grs 2,178.93 2,178.93DENCIDAD MINIMA grs 0.89 0.87DENCIDAD MINIMA ASUMIDA grs 0.88




116


DENSIDAD MINIMA

CALICATA I - GRAFICA

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.50.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

GRAFICA DE DENSIDAD MINIMA



FECHA

SUPERVISIÓN

117


DENSIDAD MINIMA

CALICATA II

DENOMINACION UND CALICATA-01

NUMERO DE MUESTRAS ESTRATO I

M-1 M-2PESO DEL MOLDE grs 4,296.00 4,296.00PESO DELA MUESTRA +MOLDE grs 6,571.00 6,470.00PESO DE LA MUESTRA grs 2,275.00 2,174.00VOLUMEN DEL MOLDE grs 2,178.93 2,178.93DENCIDAD MINIMA grs 1.05 0.99DENCIDAD MINIMA ASUMIDA grs 1.02




118


DENSIDAD MINIMA

CALICATA II – GRAFICA

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.51.24

1.26

1.28

1.30

1.32

1.34

1.36

Series2




119


CONCLUSIONES:

El resultado obtenido después de realizar el ensayo de densidad

mínima será utilizado para determinación de la densidad relativa.

De acuerdo con los datos obtenidos en laboratorio, correspondientes a

la calicata N°1 tomamos valor promedio de los ensayos, dándonos

como resultado una densidad mínima de 0.88 gr/cc por ser una arena

limosa, ya que en comparación con otros suelos este ocupa el mismo

volumen pero con menor peso.

En la calicata N° 2 se obtuvo una densidad mínima de 1.02 gr/cc, al

igual que la calicata 01 se toma el menor valor promedio, la densidad

obtenida corresponde a una arena limosa, puesto que este es un

material esponjoso.

Para la obtención de la densidad mínima tomamos el estrato de mayor

densidad insitu y del ensayo de compactación.

120


RECOMENDACIONES:

Verificar que los materiales y equipos a utilizar estén completos y en

buen estado. Además obtener el volumen del molde de medidas

conocidas antes de realizar el ensayo.

Verificar que la muestra de suelo no haya sido alterada de su estado

natural.

Durante la obtención de los datos correspondientes a la muestra del

suelo más molde, este sea lo más verídico posible.

Si el tamaño máximo nominal es menor ó igual a 10mm, se coloca el

material dentro del molde tan suelto como sea posible, vaciándolo a

flujo constante y ajustando la altura de descarga de modo que la caída

libre sea desde una altura de 25mm. Simultáneamente, mover el

embudo en forma de espiral, desde la pared del molde hacia el centro

con el objetivo de ir formando una capa de espesor uniforme.

Se recomienda que para el ensayo de densidad mínima no humedecer

la muestra mantenerlo en su estado natural.

121


ENSAYO DE PERMEABILIDAD

122



OBJETIVO

Determinar el coeficiente de permeabilidad del suelo del Centro de

Educativo Guillermo Auza Arce.

MARCO TEORICO

Tenemos como concepto previo que la permeabilidad es la capacidad

de un suelo para conducir agua cuando se encuentra bajo un gradiente

hidráulico. Esta propiedad depende de la densidad del suelo, del grado

de saturación y del tamaño de las partículas. Los suelos de granos

gruesos son altamente permeables y tienen coeficientes altos de

permeabilidad; los suelos de granos finos son un caso contrario.

Existen diferentes tipos de procedimientos para la determinación de la

permeabilidad de los suelos:

Influencia de los suelos en la permeabilidad

Las siguientes características tienen influencia sobre la permeabilidad:

Tamaño de partículas

Relación de vacíos

Grado de saturación

Valores de permeabilidad de varios suelos (k=cm/s)

Grava limpia 10

Arena limpia mezclada con grava 10-1-10-3 muy

permeable

Arena muy fina mezclada con limo 10-3-10-5 poco permeable

Morenas glaciares depósitos de arcillas 10-5-10-7 casi permeables

Arcillas homogéneas 10-7-10-9 Impermeables

123


CALCULOS:

La Fórmula para determinar el coeficiente de permeabilidad es la

siguiente:

K= Q5.5 xRxHxT

DONDE:

K = Coeficiente de permeabilidad (cm/seg)

Q = Cantidad de agua puesta en cada intervalo (cm3)

R = Radio interior del tubo (cm)

H = Altura de agua en el tubo (cm) (altura del tubo: 1m)

T = Intervalo de observación en segundos (seg)

Después reemplazar los valores en la siguiente fórmula para

determinar la magnitud de la infiltración:

q=KxIxA

DONDE:

K = Factor de permeabilidad (cm/seg)

Q = Volumen del agua (cm3/seg)

A = Área (cm2)

i = gradiente hidráulico o carga total perdida por unidad de

longitud de flujo. (1)

i=h1−h2

L

METODOS DE CALCULO

Métodos Directos:

Permeámetro de carga constante.

Permeámetro de carga variable.

Prueba directa de los suelos en lugar.

Métodos Indirectos:

124


Cálculos a partir de la curva granulométrica.

Cálculos a partir de la prueba de consolidación

Cálculo con la prueba horizontal de capilaridad.

PARA EL ENSAYO CON METODOS INDIRECTOS

A PARTIR DE LA CURVA GRANULOMÉTRICA:

Estas han sido usadas desde hace muchos años y aunque no son muy

exactas sirven para tantear un posible valor de permeabilidad.

La mayoría de ellas se basan en la fórmula establecida por Allen Hazen

en 1892, la cual establece lo siguiente:

K=C∗(D10 )2

DONDE:

D10 = Es el diámetro expresado en centímetro correspondiente

al 10% que pasa (cm)

C = Constante de hacen 100 - 150 (1/cm-s)

CURVA GRANULOMÉTRICA.

Hazen, llamó a este diámetro el “diámetro efectivo”, como ya se ha

mencionado, la temperatura influye en el coeficiente de

permeabilidad, puesto que altera la viscosidad del agua, factor que se

ha de tomar en cuenta cuando se determina el coeficiente de

permeabilidad en el laboratorio o en el campo. Haciendo esta

consideración la fórmula de Hazen se escribirá:

k= 116 (0.7+ 0.03t) d2 10 cm/seg

Siendo “t“, la temperatura en grados centígrados. Esta fórmula sólo

tiene validez para arenas bastante uniformes, cuyo diámetro efectivo

variaba entre 0.1 y 3mm, puesto que Hazen realizó sus experimentos

con ese tipo de arenas. Por otro lado el coeficiente de la fórmula

125


es el valor medio entre los hallados por Hazen, los cuales

estaban en el rango de 41 a 146.

Existen otras fórmulas como la de Schlichter, quien además de

considerar la temperatura, considera también la compacidad:

k= 771 (d²10 /c) (0.7+ 0.03t) cm/seg

En la cual d10 también es expresado en centímetros.

Así mismo Terzaghi, dio su fórmula para terrenos arenosos:

k= c1 d²10 (0.7+ 0.03t) cm/seg

Donde c1 es un coeficiente que tiene el siguiente valor:

c1 = c0 (n-0.13/(1-n)1/3)2 7+ 0.03t) cm/seg

Siendo la porosidad y teniendo los siguientes valores de co:

TIPO DE GRANO c0

Arena de granos lisos 800

Arena de granos rugosos y angulosos 460

Arena con limo < 400

PRUEBA DIRECTA DE LOS SUELOS EN EL LUGAR

EQUIPOS Y HERRAMIENTAS:

Los equipos y herramientas a utilizar son los siguientes:

Lampa o pala

Una picota.

Un cincel.

Un tubo de 2” de diámetro.

Una wincha.

Un balde.

126


Un cronometro.

PROCEDIMIENTO:

Excave un hoyo de 1 x 1 x 1 m, para poder operar con comodidad

durante el ensayo.

Posteriormente dentro de dicho hoyo realizar una excavación en el

fondo de la base de dimensiones 0,3 x 0,3 x 0,3 m. retirar el material

removido o suelto de dicho hoyo.

Colocar el tubo (de 2” de diámetro y 1 m de altura) en posición vertical

dentro del hoyo más pequeño, luego proceder a rellenar el hoyo, con el

material retirado, por capas, las cuales deben ser compactadas cuando

las alturas de dichas capas sean de 10 cm.

127


Agregar agua por el extremo superior de la tubería, con la

finalidad de saturar el terreno. Para lograr la saturación se debe

agregar agua por la tubería por 7 horas o más dependiendo del tipo de

suelo.

Una vez alcanzada la saturación del suelo, se procede a completar el

nivel del tubo al ras, se espera una hora y se toma como dato el nivel

descendido del agua al interior del tubo.

Al principio el agua se filtrare con bastante rapidez y tendrá que

reponerla a medida que desaparece. La filtración disminuirá cuando los

poros del suelo se saturen de agua. Entonces podrá medir la

permeabilidad del horizonte de suelo en el fondo del hoyo;

Repetir el procedimiento anterior hasta que, para cada intervalo de

una hora sean iguales o tengan el mismo valor de descenso (que sea

constante). Si se diera que hay grandes diferencias en al filtración por

hora, continúe añadiendo agua en el hoyo hasta que la tasa de

filtración se mantenga casi igual.

128


MECANICA DE SUELOS I


Ø Tubo : 5.08 H tubo : 100 Volumen : 2026.83 Area : 10000

Hora

Tiempo Transcurrido

(en segundos)

cm cm3 H-cm

6:30 a.m. 300 10.60 214.84 1006:35 a.m. 300 6.70 135.80 1006:42a.m. 420 7.00 141.88 1006:47 a.m. 300 4.10 83.10 1006:52 a.m. 300 3.60 72.97 1006:57 a.m. 300 3.10 62.83 1007:02 a.m. 300 2.90 58.78 1007:07a.m. 300 2.80 56.75 1007:12a.m. 300 2.80 56.75 1007:17a.m. 300 2.80 56.75 100

0 CALCULO DE COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD

K=0.00013541

2 cm/seg

K= 1.35E-04 cm/seg

#¡DIV/0! CALCULO DE MAGNITUD DE INFILTRACION

q = 1.35

cm/seg

AIkq **s

cm3

THR

Qk

***5.5

scm3

scm3




129


PERMEABILIDAD DEL SUELO: POCO PERMEABLE

130


CONCLUSIONES

La magnitud de infiltración mediante formulas del valor del

metido directo es de 1.35 x 10-4 cm/seg. Este resultado nos salió

a una profundidad de 1.30mts donde a esta altura según nuestra

clasificación se encuentra un suelo GW.

El valor hallado de la Magnitud de la Infiltración es de 1.35

cm3/seg lo que indica que por cada segundo el suelo absorbe

1.35 cm3 de agua.

La Permeabilidad se ve afectada por diversos factores como: la

relación de vacios, la temperatura del agua y la estructura del

suelo.

En general la permeabilidad puede variar según se dificulte o no

la velocidad de filtración del agua, pero en términos generales,

siempre son mayores los valores de la permeabilidad en suelos

gruesos que en suelos finos.

131


RECOMENDACIONES

Se recomienda tener mucho cuidado con los apuntes ya que

esto determinara el éxito de nuestro ensayo.

Tendrá que mantenerse la temperatura de agua constante ya

que se ha comprobado que al variar las temperaturas puede

existir intercambios en el ensayo.

Se recomienda compactar bien el suelo saturado alrededor del

tubo para evitar filtraciones al echar el agua por el tubo ya que

si no se encuentra debidamente compactado el suelo generaría

un error en el ensayo.

Se recomienda realizar una buena saturación de la muestra en

campo, considerar como mínimo un día, inmediatamente hacer

el ensayo y evitar pérdidas de saturación.

Utilizar el material el mismo suelo excavado como material de

relleno previa colocación de la tubería, durante la ejecución de

la permeabilidad in situ.

Se recomienda el empleo de tuberías de 2 “preferentemente”

translucido en vez de una tubería ordinaria de PVC.

Durante la ejecución del ensayo de permeabilidad In situ,

controlar la filtración en tiempos constantes.

132


DETERMINACION DE ESFUERZOS

133


DETERMINACIÓN DE ESFUERZOS

FUNDAMENTO TEORICO

Este capítulo trata acerca del problema de la distribución de los esfuerzos

en la superficie de un suelo a todos los puntos de su masa.

Los cálculos nos proporcionarán el orden de magnitud de los distintos

estratos para obtener sus esfuerzos verticales, efectivos y presión de poros

de cada uno de ellos, e interpretar estos datos de cada uno de los estratos

del suelo en el que estamos trabajando.

OBJETIVO

El principal objetivo es lograr el comportamiento mecánico de los suelos en

cuanto a sus esfuerzos, a sus deformaciones, a su relación (esfuerzo-

deformación) con el propósito que las obras de ingeniería que tiene relación

con los suelos sean de calidad.

CALCULO:

Para obtener los esfuerzos verticales y efectivos como también la presión de

poros de cada estrato, realizamos los cálculos a través de la determinación

de la densidad cada uno de los estratos. Utilizamos las siguientes fórmulas:

Donde:

σ v = esfuerzo vertical

μ = presión de poros

σ e = esfuerzo efectivo

H = altura

γ = densidad

134

μ=γH 2O×hσ e=σ v−μσ v=γ×h

0.0

-1.20

-2.00

Peso

N.F. Presión de poros µ


Pero como no tenemos nivel freático por lo tanto la formula se reduce

a :

Fórmulas:

σ=FA

σ=Peso∗hArea∗h

=PesoVolumen

∗h

σ=γ∗h

Esfuerzo Vertical:

σ V=∑ (γ∗h)

Presión de poros:

μ=∑ γ agua∗h

Esfuerzo Efectivo:

σ e=σ V−μ




135


GRAFICA MECANICA DE SUELOS II

CALICATA I

ESTRATO

PESOESPECIFIC

O(tn/m3)

ALTURA DE

ESTRATO(m.)

ESFUERZO

VERTICAL(tn/m2)

ALTURA DE

CALICATA(m.)

N.S. 0.000 0.000 0.000 0.000I 2.650 -3.000 7.95 -3.000





136


0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.000

0.5

1

1.5

2

2.5

30.00

7.95

ESFUERZO VERTICAL VS ALTURA

ESFUERZO VERTICAL (TN/M3)

ALTU

RA (M

)


GRAFICA MECANICA DE SUELOS ICALICATA II

ESTRATO

PESOESPECIFIC

O(tn/m3)

ALTURA DE

ESTRATO(m.)

ESFUERZO

VERTICAL(tn/m2)

ALTURA DE

CALICATA(m.)

N.S. 0.000 0.000 0.000 0.000I 2.61 -3.000 7.83 -3.000





137


0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.000

0.5

1

1.5

2

2.5

30.00

7.83

ESFUERZO VERTICAL VS ALTURA

ESFUERZO CERTICAL (TN/M3)

ALTU

RA (m

)

138


CONCLUSIONES

Los resultados son:

CALICATA I :

Estrato 1 : El esfuerzo efectivo es 1.608 tn/m2

Estrato 2: El esfuerzo efectivo es 3.850 tn/m2

CALICATA II:

Estrato 1: El esfuerzo efectivo es 1.608 tn/m2

Se puede concluir que el esfuerzo vertical es la fuerza máxima que

soporta el terreno, en una determinada área.

Ya que no se encontró el Nivel Freático, la presión de poros en

ambas calicatas es 0, por lo tanto el esfuerzo efectivo es igual al

esfuerzo vertical.

El esfuerzo vertical nos ayuda a tener la altura de presión crítica,

esto nos servirá para el diseño de muros de contención o

gravedad.

139


RECOMENDACIONES

Para obtener buenos resultados de los esfuerzos de cada estrato

debemos de tener mucho cuidado en la toma de datos de cada

uno, como la densidad y altura.

Es necesario realizar un buen ensayo de densidad insitu ya que el

cálculo de esfuerzos depende mucho de este dato.

Se debe tener en cuenta que el peso específico utilizado debe ser

de la masa.

En el caso de encontrar Nivel Freático en las calicatas se debe

trabajar con las fórmulas de suelos saturados.

En un caso en el cual no se sepa el peso especifico, se podrá

utilizar formulas para poder obtenerlo. Al momento de usar las

formulas debemos de tener mucho cuidado y tener en cuenta si es

un suelo parcialmente saturado o saturado de lo contrario saldría

mal nuestro peso especifico.

140


ENSAYO TRIAXIAL

141


ENSAYO TRIAXIAL

CONCLUSIONES GENERALES

142


En las calicatas excavadas en el terreno de estudio se observa que hasta

la profundidad de 2 m. se encontró en la calicata 1, dos estratos y en la

calicata 2 sólo existe un estrato, de acuerdo a la hipótesis inicial del

estudio.

Según los ensayos realizados la humedad necesaria para la

compactación de los suelos de la zona de estudio sito en cerro blanco

Calana corresponde al 5.65%. en promedio.

De acuerdo a los estándares literarios de clasificación de suelos en los

diversos ensayos realizados se concluye que la clasificación del suelo de

la zona de estudio sito en cerro blanco Calana corresponde a una arena

limosa, grava bien.

Se concluye de acuerdo a los ensayos de permeabilidad realizados en el

lugar de estudio. Los resultados corresponden a un tipo de suelo: arena

limosa, grava bien graduada y arena pobremente graduada. Confirmando

los resultados de los ensayos anteriores.

Se concluye de acuerdo a los ensayos realizados que el esfuerzo

promedio del terreno es de 2.355 tn/m2. Y si se aplicace cualquier carga

superior a esta producirá una deformación del terreno afectando el

elemento sobre esta.

Los estudios realizados en el terreno contribuyen cuantiosamente al

aprendizaje de los diversos ensayos para el estudio de los suelos.

143


EQUILIBRIO ELÁSTICO DEL SUELO Y ESFUERZOS DEBIDO A CARGAS APLICADAS

1. OBJETIVOS:

Determinar el metrado de cargas de las estructuras o edificaciones que se

encuentren adyacentes al terreno estudiado.

Calcular el factor de influencia del área que abarca la edificación

analizada y finalmente obtener el esfuerzo vertical ejercido por las

DETERMINACION DE ESFUERZOS DEBIDO A CARGAS APLICADAS

144


construcciones y de la misma manera y procedimiento, determinar los

esfuerzos del terreno y alguna otra carga que se presente.

2. PROCEDIMIENTO:

Localizar un punto neutro en el cual se vaya a calcular los esfuerzos, para

que seguidamente procedamos a calcular la cantidad de material

empleado en cada elemento de la estructura y poder determinar el

metrado de cargas adecuado y obtener la carga unitaria por metro

cuadrado.

Seguidamente procedemos a calcular la influencia de la estructura, del

terreno y de cualquier otra carga que se encentre en el área de trabajo.

Finalmente deducir en base a estos resultados el esfuerzo total que se

generaría en el terreno en el punto de estudio establecido.

3. ESFUEZOS EN LA MASA DE LOS SUELOS:

Los esfuerzos más importantes que se presentan dentro de la masa de suelo

que tienen importancia en el diseño estructural son:

a) Esfuerzo Cortante Máximo ( τmáx

):

Se presentan en diferentes puntos cercanos a la superficie especialmente en

el borde de la estructura de cimentación su valor es importante en el cálculo

de la estabilidad de los cimientos y la capacidad de la carga de los suelos

(Qc) las fórmulas se basan en la teoría de la elasticidad.

b) Esfuerzos Verticales (τ n

):

El conocimiento de estos esfuerzos es de gran importancia en la teoría de la

consolidación de capas blandas y profundas.

145


La causa del cambio de volumen es el comportamiento del suelo bajo

la acción de cargas externas, las que genera esfuerzos. Para determinar los

esfuerzos totales existentes por debajo de la superficie del suelo, y

suponiendo que en la superficie existen cargas (s/c) debido a la construcción

de obras civiles, se utiliza la siguiente expresión:

σ n=σe+∑i

ii

σ zi

Donde:σ n = Esfuerzo vertical total

σ e = Esfuerzos de los Estratos, σ s efectivos

∑i

ii

σ zi= Sumatoria de los esfuerzos debidos a sobrecargas

4. ESFUERZOS DEBIDO A CARGAS APLICADAS:

Las distribuciones de esfuerzos que producen en una masa de suelo la

aplicación de las cargas resultantes de la construcción de obras de

Ingeniería, dependen del espesor y la uniformidad de la masa del suelo, del

tamaño y la forma del área cargada y de las propiedades de esfuerzo

deformación del suelo.

Ahora el comportamiento esfuerzo deformación de los materiales reales, rara

vez es simple y en el caso de suelos ingenieriles frecuentemente es muy

complejo. Sin embargo dentro del contexto de la búsqueda de los esfuerzos

y deformaciones en una masa de suelo, pueden identificarse dos categorías

de problemas de Ingeniería; los problemas de estabilidad que constituyen

una de las categorías y la 2da. Categoría la constituyen los problemas de

distribución de esfuerzos y deformaciones.

Entre los distintos esfuerzos generados por sobrecargas tenemos los

siguientes:

a) Carga Puntual Vertical

146


b) Carga Lineal Vertical de Longitud Infinita

c) Carga Uniformemente distribuida sobre una franja infinita

d) Carga con Distribución Triangular sobre una franja infinita

e) Carga Uniformemente distribuida sobre un área

f) Carga Distribuida sobre un área circular

g) Diagrama de Influencia de Newmark

5. BULBO DE ESFUERZOS:

Las soluciones presentadas en los ítems anteriores pueden utilizarse para

obtener las líneas de igual incremento de esfuerzos en una masa de suelo

producido por una aplicada en su superficie.

Por ejemplo en la figura se muestran las

líneas de igual Incremento del esfuerzo

vertical total expresado como una fracción

de la presión aplicada q en una franja

infinitivamente larga, Las líneas forman lo

que se denomina BULBOS DE ESFUERZOS

DE AREA CARGADA, y da una

representación útil de la manera como el

incremento de esfuerzos tiene lugar

debajo del centro. Por lo tanto las

distribuciones de incremento vertical, por debajo del punto central son de

especial interés y se muestra por separado para una franja y un área

cuadrada. Por debajo del centro de un área rectangular cargada.

6. CÁLCULOS:

147


UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNAHOJA DE CÁLCULO

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

Docente: Ing. Carmen Ortiz SalasCurso: Mecánica de Suelos IILugar: Alto de la Alianza

El procedimiento de cálculo para la determinación de los esfuerzos totales se ve establecido por el uso de la siguiente fórmula:

σ T=σ v+σs/c

σ T=γ∗h

Donde:

σ T= Esfuerzo Total

γ= Peso Específico

h= Altura del Estrato

DETERMINACIÓN DE ESFUERZOS DEBIDO A CARGAS APLICADAS

148


149


CALCULO DEL ESFUERZO EFECTIVO μ=0

σ e=σv−μ

σ v=7.83Tn

m2

ESFUERZOS DEL EDIFICIO PROPUESTO “A”

σ B=QB x IQB=(2 ) .(1.5)QB=3Tn/m2

I=IOGDE+ IOGLK+ IOEFH+ IOHJK

I→m=BZn= L

Z

IOGDE→m=3.62.5

n=4.22.5

IOGDE→m=1.4n=1.68IOGDE=0.2166

IOGLK→m= 4.42.5

n=4.22.5

IOGLK→m=1.76n=1.68IOHAE=0.4247

IOEFH→m=3.62.5

n= 4.32.5

IOEFH→m=1.44n=1.72IOEFH=0.8747

IOEFH→m= 4.42.5

n=4.32.5

IOEFH→m=1.76n=1.72IOEFH=0.8747

I=IOGDE+ IOGLK+ IOEFH+ IOHJKI=1.4064

σ B=QB x Iσ B=3 x 1.4064

σ B=4.22Tn /m2

150


CALCULO DE POSTES:

σ v=3 x (Q ) x (Z )3

2π [ (R2 )+(Z2)]5 /2

σ v=3x (2.5 ) x (2.5)3

2π [ ( 46.642 )+(2.52)]5/2

σ v=8.3906 x 10−8Tn/m2

σ v=3 x (Q ) x (Z )3

2π [ (R2 )+(Z2)]5 /2

σ v=3 x (2.5 ) x (2.5)3

2π [ (51.552 )+(2.52)]5/2

σ v=5.0934 x 10−8Tn/m2

CALCULO DE MURO PERIMETRAL 01

X=18.2mL=25.3m z=2.5mC=2Tn

m= XZ

=18.22.5

=7.40

N=YZ

=25.32.5

=10.12

PO=0.009

σ m=PZx Po

σ m=2

2.5x (0.009)

σ m=0.0072Tn/m2

X=18.20mL=28.3m z=2.5mC=2Tn

m= XZ

=118.202.5

=7.40

N=YZ

=28.32.5

=11.32

PO=0.085

σ m=PZx Po

σ m=2

2.5x (0.0085)

σ m=0.0068Tn/m2

151


σ TOTAL=σ A+σ B+σ P1+σ P2+σm1+σm2+σe

σ TOTAL=4.28Tn/m2


X=18.2mL=25.3m z=2.5mC=2Tn

m= XZ

=18.22.5

=7.40

N=YZ

=25.32.5

=10.12

PO=0.009

σ m=PZx Po

σ m=2

2.5x (0.009)

σ m=0.0072Tn/m2

X=18.20mL=28.3m z=2.5mC=2Tn

m= XZ

=118.202.5

=7.40

N=YZ

=28.32.5

=11.32

PO=0.085

σ m=PZx Po

σ m=2

2.5x (0.0085)

σ m=0.0068Tn/m2


σ TOTAL=4.28Tn/m2

152



X=18.2mL=25.3m z=2.5mC=2Tn

m= XZ

=18.22.5

=7.40

N=YZ

=25.32.5

=10.12

PO=0.009

σ m=PZx Po

σ m=2

2.5x (0.009)

σ m=0.0072Tn/m2

X=18.20mL=28.3m z=2.5mC=2Tn

m= XZ

=118.202.5

=7.40

N=YZ

=28.32.5

=11.32

PO=0.085

σ m=PZx Po

σ m=2

2.5x (0.0085)

σ m=0.0068Tn/m2


σ TOTAL=4.28Tn/m2

153


7. CONCLUSIONES:

El factor de influencia para el edificio A es de 0.048 Tn/m2

El factor de influencia para el edificio B es de 4.22 Tn/m2, lo cual demuestra

que debido a la distancia de las edificaciones no afecta a la zona de estudio.

Debido a que no hay gran influencia por parte de las edificaciones, se podrá

construir cualquier estructura sin preocuparnos por los esfuerzos ajenos a la

misma.

El punto elegido se encontraba en un lugar descampado por lo que lo único

que ejercía algún esfuerzo, podía ser las edificaciones.

El punto en el terreno con el que se trabajó a sido situado basándonos en la

ubicación de la estructura, de modo que los cálculos sean más fáciles de

realizar.

154


8. RECOMENDACIONES:

Se debe tener a la mano una tabla de equivalencias de los distintos

materiales a considerar en el metrado de cargas.

Se recomienda realizar los metrados de la manera más ordenada y precisa

posible, para obtener los resultados más confiables. Se debe tener un

conocimiento amplio en lo que respecta a lectura de planos de

cimentaciones, elevaciones y demás, para que el metrado sea minucioso.

Se debe tener mucho cuidado en los cálculos de gabinete puesto que las

respuestas pueden variar considerablemente.

Reconocer las cargas que se van a tomar en cuenta, según la distancia en la

que se encuentran a partir del punto.

Se debe tomar en cuenta el estrato que tenga la mayor resistencia a las

cargas.

Se recomienda usar áreas conocidas a manera de simplificar los cálculos.

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informe de suelos ii 1ra unidad

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