prácticas de mecánica de suelos

UNIVERSIDAD VERACRUZANAFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

MECÁNICA DE SUELOS

“PRÁCTICAS DE LABORATORIO”

Ing. Ibarra García Tomas.

Brigada:

Jazael González Mesa Ana Berta González Marín Fernández Rodríguez Erick Eduardo

Xalapa, Ver. a 27 de Noviembre de 2012.

MECÁNICA DE SUELOS PRACTICAS DE LABORATORIOING. IBARRA GARCIA TOMAS Página 1


ÍNDICE

PRÁCTICA # 1. COMPOSICIÓN GRANULOMETRICA_______________________________3

PRÁCTICA # 2. LIMITES DE CONSISTENCIA _____________________________________ 7

PRÁCTICA # 3.

CONTRACCIÓN LINEAL________________________________________ 10

PRÁCTICA # 4.

ABSORCIÓN ________________________________________________ 11 PRÁCTICA # 5.

DENSIDAD __________________________________________________ 11

PRÁCTICA # 6. CONTENIDO DE AGUA ________________________________________ 14

PRÁCTICA # 7.

PESOS VOLUMÉTRICOS _______________________________________ 16

CONCLUSIONES _____________________________________________________20



PRÁCTICA N° 1.COMPOSICIÓN GRANULOMÉTRICA

NOTA: La muestra de suelo con la que se realizaron las siguientes prácticas fue obtenida de “lomas verdes” cerca del COVAEV Xalapa.

Objetivo:

Separar por tamaños las partículas de suelos gruesos y finos que componen la muestra de suelo en estudio y en función de lo anterior clasificar el suelo de acuerdo a su graduación; ejemplo: Grava bien graduada (GW) Arena mal graduada (SP) Introducción:

El análisis granulométrico realizado a nuestra muestra de suelo es fundamental para al final tener nuestro perfil estratigráfico.Y Nos permitió tener listas las porciones de suelo requeridas para las demás pruebas.

Procedimiento:

1. Del suelo secado al sol, disgregado y cuarteado, se obtiene una muestra representativa, la cual es pesada y se anota el peso en el registro correspondiente.

2. Se procede a pasar el material por las diferentes mallas, que van de mayor a menor abertura tal y como se presentan en el registro propio para este ensaye.

3. El material retenido en cada malla se va pesando y anotando en la columna de peso reunido.

4. Todo lo anterior se realiza hasta la malla No. 4 y con el material que pasa dicha maya se procede a obtener una porción de suelo que sea representativa, para ello habrá que pasar el material las veces necesarias por el partidor de muestras, hasta que se obtenga una muestra de entre 500 y 1000 grs.

5. La muestra anterior se pone a secar totalmente (hasta que no empañe el cristal de reloj esta se enfría y se pesa una muestra de 200.0 grs., la cual se vacía a un vaso tía aluminio y se vacía agua hasta llenarlo; con esto se procede a realizar el



Lavada del suelo. Si el suelo en estudio, tiene una cantidad apreciable de grumos, este se deja en saturación por 24 hrs.

6. El lavado del suelo, consiste en agitar el suelo utilizando el alambrón con punta redondeada, haciendo figuras en forma de "ochos" durante 15 segundos.

7. Se vacía el líquido a la malla No. 200, con el fin de eliminar los finos (que es el material que pasa dicha malla), posteriormente se vierte más agua al vaso y se agita da la forma antes descrita.

8. Cuando en la malla se acumule mucho material (arena), se reintegra al vaso, Vaciando agua sobre e! reverso de la malla, siempre cuidando de no perder material; esto se hará cada 5 veces que se vacíe agua con finos a la malla No. 200. Esta operación se repite las veces necesarias para que el agua salga limpia o casi limpia.

9. El suelo es secado al horno o a la estufa, se deja enfriar y después se pasa por las siguientes mallas, que son la No. 10 a la No. 200.

10. Para que sea un vibrado más eficaz se recomienda, llevar todo el conjunto de mallas al vibrador de mallas.

11. Se procede a pesar el material retenido en cada malla.

12. Se realizan los cálculos de: % retenido parcial, % retenido acumulado, % que pasa; se dibuja la curva granulométrica.

13. Se calculan: los % de grava, de arena y de finos, así como los Coeficientes de Uniformidad (Cu) y de Curvatura (Cc).

Resultados:



Peso de charola = 0.225 Kg

Peso de charola + suelo = 1.35 Kg

Peso del suelo = 1.125 Kg = 1,125 gr.

Malla(mm)

Ret. Parcial(gr)

Ret. Parcial(%)

Ret. Acumu.(%)

Pasa la Malla(%)

4” (4.76) 25 2.2 2.2 97.8

10 (2.00) 240 21.3 23.6 76.4

20 (0.84) 270 24.0 47.6 52.4

40 (0.42) 255 22.7 70.2 29.8

60 (0.25) 160 14.2 84.4 15.6

100 (0.149) 80 7.1 91.6 8.4

200 (0.074) 35 3.1 94.7 5.3



charola 60 5.3 100.0 0

∑ material 1125 100 --------- ---------

D10 = 0.17 D30 = 0.42 D60 = 1.1

Cc=(D 30)2

D 60 x D 10=0.94 Cu= D 60

D 10=6.47

No satisface las características de una arena bien graduada SW


0.01 0.1 1 100.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

90.0

100.0

Curva granulometrica

Diametro de Malla en mm

% Q

ue p

asa,

en

peso


PRÁCTICA N° 2.LÍMITES DE CONSISTENCIA

Objetivo:

Determinar los Límites: Líquido, Plástico y de Contracción El Límite líquido y el Límite plástico se emplean para clasificar un suelo, de acuerdo a su plasticidad.

Introducción:

Límite Líquido (LL).- Es la frontera comprendida entre los estados Semilíquido y plástico, definiéndose como el contenido de humedad que requiere un suelo previamente remoldeado, en el que al darle una forma trapecial sus taludes fallen simultáneamente, cerrándose la ranura longitudinalmente 13mm., sin resbalar sus apoyos, al sufrir el impacto de 25 golpes consecutivos, con una frecuencia de 2 golpes por segundo, en la Copa de Casagrande, teniendo una altura de caída de 1cm. El Límite Liquido, se define también como el contenido de humedad que requiere un suelo para presentar una resistencia al esfuerzo cortante de aproximadamente 25 gr/cm2, independientemente de su mineralogía.Límite Plástico (LP).-Es la frontera comprendida entre el estado plástico y semi- sólido. Se define como el contenido de humedad que posee un cilindro de material en estudio de 11 cms. de longitud y 3.2mm.de diámetro (formado al girarlo o rolarlo con la palma de la mano sobre una superficie lisa) al presentar agrietamientos en su estructura.

Equipo:

Copa de Casagrande Ranurador laminar o ranurador curvo Cápsula de porcelana Espátula Charolas de aluminio o vidrio de reloj Malla No. 40 Horno con temperatura constante de 105°.C Balanza con aproximación de 0.01 gr. Molde para Contracción lineal Calibrador con Vernier Placa de vidrio Alambre con un diámetro Pizeta



Franela Agua Papel absorbente

Procedimiento:

1. El suelo debe ser cribado por la malla No. 40, el cual se vacía en una cápsula de porcelana y debe humedecerse 24 hrs. antes de estas determinaciones.

2. Se pesan las charolas de aluminio (4 para el LL y 2 para el LP)

Para el Límite Líquido (LL):3. El suelo es mezclado en la cápsula de porcelana, hasta que se vea una mezcla manejable, se coloca en la Copa de Casagrande, distribuyendo el materia! del centro hacia los extremos, de tal manera que en el centro quede una superficie a nivel.

4. Se hace una ranura en la parte media del suelo, utilizando el ranurador, de tal forma que este vaya perpendicular a la Copa de Casagrande.

5. Se procede a darle los golpes en la Copa, con una frecuencia de 2 golpes por segundo, hasta que ios taludes del material se unan en una longitud de 13 mm., los golpes son contados y son registrados en la columna de Número de golpes. Debe tratarse de que esta condición, antes descrita se cumpla entre 4 y 40 golpes, para que la prueba se tome como bien ejecutada; se recomienda que esta condición se logre una vez en cada uno de los siguientes intervalos de golpes: Una vez entre 30 y 40 golpes, Otra entre 20 y 30 ' Otra entre 10 y 20 " Otra entre 4 y 10 " Lo anterior es recomendado con el fin de que los puntos obtenidos al graficar, el número de golpes contra contenido de agua, estos queden separados unos de otros y se pueda definir con mayor claridad la Curva de Fluidez.

En cada una de estos ensayes se toman muestra del centro de la Copa, las cuales son pesadas y se anotan en el registro como: tara + suelo húmedo.

6. Estas muestras son introducidas al horno para determinar el contenido de humedad en cada ensaye.

7. Cuando el suelo tenga la humedad correspondiente al LL (ensaye en el intervalo de 20 a 30 golpes),- se llena el molde rectangular, en 3 capas, dándole los suficientes golpes a cada capa contra la mesa, con el fin de extraerle el aire atrapado, después el molde se enrasa, se limpia exteriormente con una franela húmeda y finalmente se pesa, anotándolo como: Peso del molde + suelo húmedo;



con lo descrito en este paso se realiza la prueba de Límite de contracción por el método P.R.A. y la prueba de Contracción lineal.

Resultados:

LIMITE LIQUIDO

N° PruebaNumero

De Golpes

Capsula + Suelo

Húmedo

Capsula + Suelo Seco

Peso Del Agua

Peso De Capsula

Suelo Seco

Contenido De Agua

1 37 35.4 32.8 2.6 27.1 5.7 45.6

2 28 36.6 33.6 3 27.1 6.5 46.2

3 19 20.5 16.7 3.8 8.9 7.8 48.7

4 12 32.1 27.8 4.3 19.5 8.3 51.8



LIMITE LIQUIDO: 47.2Para el Límite Plástico (LP): 1. De la muestra menos húmeda, pero que sea moldeable, se hace primeramente una esfera de 1.5 cms. aproximadamente.

2. Se gira o se rola con la palma de la mano, sobre la placa de vidrio, tratando de hacer un cilindro alargado y con un diámetro de 3.2 mm. (Se utilizará un alambre para comparar).

3. Si este cilindro presenta agrietamientos múltiples, se dice que el suelo presenta el Límite plástico, donde se obtendrán muestras de suelo, se someterán al secado para determinar el contenido de agua, el cual equivale al LP.

4. En caso de no cumplirse la anterior condición, el suelo se hará de nuevo una esfera y se repetirá el proceso hasta que se cumpla lo especificado.

LIMITE PLASTICO

N° Prueba

Capsula + Suelo

Húmedo

Capsula + Suelo Seco

Peso Del Agua

Peso De Capsula

Suelo Seco

Contenido De Agua

1 10.1 9.8 0.3 8.8 1 30.02 21.4 21.1 0.3 20 1.1 27.3

LP=30.00+27.302

=28.60

INDICE PLASTICOIP=¿−LP

IP=47.2−28.60=18.6

NOTA: En el laboratorio no se contó con el material necesario para realizar la prueba de contracción lineal (práctica N°3).



PRÁCTICA # 4.ABSORCIÓN

NOTA: El material obtenido de la muestra no era una grava, así que no se realizó la prueba de absorción (práctica N°4).

PRÁCTICA # 5.DENSIDAD

Objetivo:

Determinar la densidad de una arena y/o un suelo fino (dado que es el mismo procedimiento para ambos suelos), empleando para ello un matraz de fondo plano, con su correspondiente curva de calibración.

Introducción:

La densidad de sólidos (Ss) se define como la relación que existe entre el peso de los sólidos y el peso del volumen del agua desalojado por los mismos, es una propiedad índice que debe determinarse a todos los suelos, debido a que este valor interviene en la mayor parte de los cálculos relacionados con la Mecánica de suelos. Una de las aplicaciones más comunes de la densidad (Ss), es en la obtención del volumen de sólidos, cuando se calculan las relaciones gravimétricas y volumétricas de un suelo.

En este caso se realizó la prueba a la porción de finos obtenidas de nuestro muestreo.

Equipo:

Matraz aforado a 500 ml. Balanza con aproximación al 0.1 gr. Termómetro Embudo Probeta de 500 ml. de capacidad Pizeta o gotero Pipeta Bomba de vacíos Horno o estufa Franela o papel absorberte



Curva de calibración del matraz Canastilla Charola de aluminio Espátula Cristal de reloj

Procedimiento:

1. Se seca el suelo en estudio al horno, se deja enfriar y se pesa una cantidad de Material entre 50 y 100 grs. (Ws).

2. Se vierte agua al matraz hasta la mitad de la parte curva, se vacían los sólidos empleando para esto un embudo y en la parte inferior del matraz se coloca un fólder, por si se cae algo de material pueda ser recogido posteriormente y vaciado al matraz.

3. Se extrae el aire atrapado en el suelo, empleado la bomba de vacíos; el material con el agua se agita sobre su eje longitudinal, se conecta a la bomba de vacíos por 30 seg.

4. Se repite el paso anterior unas 5 veces.

5. Se completa la capacidad del matraz con agua hasta la marca de aforo, de tal manera que la parte inferior del menisco coincida con la marca (500 mi).

6. Se pesa el matraz + agua + sólidos (Wmws).

7. Se toma la temperatura de la suspensión, con esta, se entra a la curva de calibración del matraz y se obtiene el peso del matraz + agua hasta la marca de aforo (Wmw).

8. Se sustituyen los valores obtenidos en la fórmula siguiente y se obtiene la densidad:

S s= WsWs+Wmv−Wmws


RESULTADOS:


Peso del suelo Ws(gr)

Peso matraz.+ agua +solidos. Wmws (gr)

Peso matraz + aguaWmw (gr)

Temp.°C

65 686 647.05 19.5

S s= 6565+647.05−686

=2.495

Curva de calibración(Obtenida del manual del laboratorio)

PRÁCTICA # 6.CONTENIDO DE AGUA



Objetivo:

a) Determinar la cantidad de agua que posee una muestra de suelo, con respecto al peso seco de la muestra.

Introducción:

El Contenido de humedad es la relación del peso del agua entre el peso de los sólidos de un suelo.

Equipo:

Horno eléctrico, que mantenga la temperatura constante a 105 grados Centígrados.

Balanza con aproximación al 0.1gr. Charola y capsula de aluminio Espátula Cristal de reloj

Procedimiento:

a) Método Estándar

1.- Se anota el número de la tara y su peso.

2.- Se vacía suelo húmedo a la tara y se pesa, anotándola como tara + suelo húmedo (T+Whum)

3.-El Whum es secado al horno a una temperatura de 100-110 grados centígrados, durante 24hrs.

4.-Cuando se cumple con los pasos anteriores, el suelo es sacado del horno, se deja enfriar y se pesa, aplicándose la fórmula para determinar el contenido de agua.

Resultados:



(T+SH )−(T+S ´ s)(T +S ´ s )−T

X 100=WwWs

X 100

SECADO A HORNO

No. Tara W Tara (gr) Wh (gr) T+Ws (gr) W (%)

1 36.1 159.6 124.4 39.86

2 32.6 191 148.4 36.78

3 37.3 150.2 122.5 32.51

4 51 176.7 144.6 33.65

PRÁCTICA # 7. PESOS VOLUMÉTRICOS



NATURAL

Objetivo:

Obtener la cantidad de suelo en kilogramos que se puede lograr por metro cúbico.

Introducción:

Esta práctica nos será de utilidad, ya que es una de las bases para conocer más adelante los coeficientes de variación volumétrica (C.v.v.) cabe mencionar que estos coeficientes son importantes para los movimientos de tierra y conocer el peso volumétrico seco suelto es importantísimo.

Equipo:

Recipiente de volumen conocido. Escantillón de 20 cm. de longitud. Balanza de 20 Kg. de capacidad y 5 grs. de aproximación

Procedimiento: 1. Se pesa el recipiente vacío.

2. Se pesa el recipiente conteniendo el material y se registra su peso con aproximación de 5 grs.

5. Se calcula el peso volumétrico o especifico del material, con la siguiente fórmula:

P .V .S . S .=WmVr

Dónde:

Wm = Peso del material= kg Wm = (peso del recipiente + material) - (peso del recipiente) Vr = volumen del recipiente= m3

Resultados:



Peso del recipiente vacío(Kg)

Peso recip. + material(Kg)

Volumen del recipiente(m3)

5.295 6.425 0.00106

Peso del material (Kg/ m3)

1.13

P .V .S . S .=WmVr

= 1.130.00106

=1,066.03 kg /m3

P .V .S . S .=1.06 ton/m 3

SECO MÁXIMO AASHTO estándar

Objetivo:

Obtener el peso volumétrico máximo del suelo y su humedad óptima.

Introducción:

La energía específica de compactación para el ensayo AASHTO estándar es de 6 Kg.cm/cm3

Equipo:

Molde de compactación cilíndrico, con collar de extensión. Pisón. Guía metálica para el pisón. Regla recta metálica. Balanza de laboratorio, sensibilidad 0,1 gr. Balanza de plataforma con sensibilidad de 1,0 gr y de unos 5 Kg de

capacidad. Tamiz No 4.

Procedimiento:



1.- Secar al aire una muestra de unos 2,5 Kg. de peso y retirar de ella todo el material mayor a la malla No 4.

2.- Determinar y registrar la tara del molde proctor.

3.- Mezclar la muestra con el agua suficiente para obtener una mezcla ligeramente húmeda, que aún se desmorone cuando se presione después de ser apretada con la mano.

4.-Colocar la muestra dentro del molde en tres capas sucesivas, aplicándoles a cada una 25 golpes repartidos en toda el área, dados con un pisón de 2,5 Kg., que se deja caer de 30,5cm.

5.-Quitar cuidadosamente la extensión del molde y enrasar la parte superior del cilindro con la regla metálica.

6.-Determinar y registrar el peso del cilindro con el suelo compactado.

7.-Retirar el suelo del molde y obtener el contenido de agua de dos muestras representativas, de unos 100 gr., una obtenida de un nivel cercano al superior y otra de una parte próxima al fondo.

8.-Repetir el proceso con un contenido de agua cada vez mayor hasta que se tengan por lo menos dos determinaciones en las que el peso del molde con el suelo compactado sea inferior a los anteriores.

9.-Dibujar los resultados obtenidos en una gráfica que tenga como abscisas los diferentes contenidos de agua resultante y como ordenadas los pesos específicos secos.

10.-En la curva obtenida, la máxima ordenada representara la humedad optima del suelo para la que pueda lograrse el máximo peso específico con la energía de compactación entregada.

Resultados:

MOLDE: 725.19 CM3



PESO MUESTRA: 1087.78 GRwt wsw wss molde +

mat%w ϒ ϒton/m3

1 37.4 64.2 58.5 4709.7 27.01 1830.5481 1.83054812 37.9 67.5 60.5 4779.9 30.97 1927.34997 1.927349973 48 77.1 70.1 4795.8 31.67 1949.27517 1.949275174 46.6 67.6 61.8 5000.3 38.16 2231.26921 2.231269215 42.4 91.9 77.4 4998.6 41.43 2228.92501 2.228925016 42.6 102.9 83.7 4941.6 46.72 2150.3252 2.15032527 27.8 110.2 82.6 4934.1 50.36 2139.98312 2.13998312

27.00 32.00 37.00 42.00 47.00 52.001.5

1.6

1.7

1.8

1.9

2

2.1

2.2

2.3

ϒton/m3

%W

PESO

VO

LUM

ETRI

CO T

N/M

3

w= 40% ϒ=2.25to

n/m3



AASHTO modificado

La diferencia con el ensayo anterior consiste en que se trabaja con 5 capas de suelos y con pisón de 4,5 Kg., el cual el cual se deja caer desde 45,7 cm.

CONCLUSIONES

Con los datos obtenidos en cada una de las prácticas pudimos darnos cuenta de las características del suelo sirviendo cada una de las prácticas para conocer más acerca de la materia “mecánica de suelos” y fueron los siguientes:

Contenido de humedad (w) 41.3%

densidad (Ss) 2.495

Peso volumétrico natural

(Ɣd) 1.06 Ton/m3

Peso volumétrico seco máximo

(Ɣd) 2.25 Ton/m3

Coeficiente de curvatura

(Cc) 0.94

Coeficiente de uniformidad

(Cu) 6.47

Limite líquido (LL) 47.2

Limite plástico (LP) 28.60

Índice plástico (IP) 18.6


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