suelos laboratorio 3er parcial

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUILFACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICA

.Materia: Mecánica de Suelos. Laboratorio.

Catedrático: Ing. Vicente León.

Alumno: Placencio Adrian Fabricio.

COMPRESION SIMPLE.

Objetivo:

Determinar la cohesión no drenada en suelos cohesivos.

Generalidades:

Estas pruebas se realizan sobre suelos cohesivos con presencia de láminas o capitas de arena fina, para lo cual se ejerce una carga axial que infiere esfuerzos sobre ella, esta prueba se la realiza sin la aplicación de presión lateral en 3 dimensiones previamente.

En el proceso se destacan 2 fases:

1) En la primera fase los esfuerzos totales son nulos y el agua adquiere una presión equivalente en magnitud teóricamente igual a la presión de pre consolidación (γz).

2) En la segunda fase la muestra es llevada a la falla mediante la aplicación de carga, con lo que se mide o cuantifica la resistencia al esfuerzo cortante de los suelos (σ ¿ .

Este ensayo sirve también en la mecánica de suelos para determinar el grado de sensitibidad que puedan tener las arcillas.

St=qu(inalterado)qu(remoldeado)

Las sensitividades bajas van por el orden de 2 mientras que las mayores van por el orden superior a 8.


.Equipo:

Los aparatos que vamos a utilizar son:

Maquina de compresión Dial Lc-2 Horno promedio de 110oC Balanza de percepción de 0.1 gr o 1 centésima de gr.

Procedimiento:

En el laboratorio hay dos formas de realizar el ensayo de compresión simple.

1) Deformación controlada2) Carga controlada

Deformación Controlada:

El aparato que se utiliza da el máximo de perfección en el ensayo, pues permite determinar íntegramente la curva.

En este aparato hay 2 diales: uno que esta fuera del anillo que nos indica la deformación impuesta, y el que esta dentro del anillo la convertimos en kilos de carga por medio de la carta de calibración correspondiente.

La deformación controlada nos indica que nosotros damos ciertos valores a la deformación y obtenemos la carga.

Carga Controlada:

Se dan valores determinados a las cargas y se ve su deformación. Para la realización de este ensayo se preparan 2 muestras cilíndricas, siendo la altura el doble del diámetro para que no produzca pandeo.

El ensayo de compresión simple se puede emplear como ensayo de clasificación, no solo en cuanto a la resistencia ultima de un suelo, sino también a sus características de deformación. La deformación en rotura varia con la velocidad de aplicación de la carga, para que no haya mayor variación, el ensayo deberá durar unos 10 minutos.





CORTE DIRECTO.

Objetivo:

Determinar la cohesión y el ángulo de rozamiento interno, que permitan establecer la resistencia al corte de los suelos.

Equipo:


Dial LC-2 Caja de corte Pesas de carga Balanza de percepción de 0.1 gr o 1 centésima de gr Horno promedio de 110oC

El aparato consta de dos marcos, uno fijo (inferior) y otro móvil (superior). Este dispositivo consta de elementos que inducen:

Carga vertical Carga horizontal

Que al ser aplicados sobre áreas produce esfuerzo vertical y la carga horizontal se convierte en esfuerzo tangencial que adquiere también el nombre de esfuerzo cortante.


.Procedimiento:

Para ejecutarse estos ensayos debe trabajarse con 3 probetas, el ensayo puede realizarse con muestras inalteradas o muestras alteradas.

Se coloca la probeta al interior de la caja de corte de tal forma que el centro coincida con la mitad de la caja. Se aplica la carga vertical, la misma que se transforma en esfuerzo normal (σN), luego se procede a la aplicación de la carga horizontal-tangencial la que produce un esfuerzo cortante (σ C).

Para la segunda probeta se duplica la carga vertical y se procede a colocar la carga horizontal que produce esfuerzos cortantes hasta llevarlo a la falla, para la tercera probeta se coloca el doble de carga que se le aplico a la segunda. Los ensayos de corte también pueden ser saturados, es decir llevados a su condición crítica, también pueden ser los ensayos consolidados. Existen ensayos especiales que determinan además de C y∅ , determinan el efecto de dilatancia (deformación vertical).





CÁMARA TRIAXIAL.

Objetivo:

Determinar el ángulo de rozamiento interno y la cohesión del suelo, que permitan establecer su resistencia al corte, aplicando a las probetas esfuerzos verticales y laterales que tratan de reproducir los esfuerzos a los que está sometido el suelo en condiciones naturales.

Generalidades:

Se conocen 3 tipos de ensayos de compresión triaxial:

1) UU=No consolidado no drenado2) CU=Consolidado no drenado3) CD=Consolidado drenado

Ensayo UU:

Se los practica usualmente en suelos arcillosos, los que en su ubicación natural se encuentran bajo el nivel freático. Este tipo de suelos usualmente se encuentran saturados.


.Ensayo CU:

Es un ensayo cuyo procedimiento es similar al CD pero la aplicación de carga se la realiza con la válvula de drenaje cerrada.

Ensayo CD:

Deben cumplir ciertas etapas previas a la inducción de carga vertical así:

La muestra debe colocarse en la cámara con la membrana, se procede a confinar elevando la presión de cámara, se abre la válvula de drenaje a objeto de permitir la evacuación de las partículas de agua contenidas en la muestra de suelo, se observara entonces una variación volumétrica del espécimen, existe además un registro del agua evacuada en función del tiempo.

Este conjunto de ensayos se los puede ordenar además con medición de presión de poros con el objeto de evaluar la presión efectiva que generan las partículas del suelo.

Equipo:


Cámaras triaxiales

Las mismas que constan de:

a) Dispositivo para medir la cargab) Tanque de presiónc) Presión de porod) Presión de retorno Dial LC-2 Membrana de caucho Balanza de percepción de 0.1 gr o 1 centésima de gr

Procedimiento:

Estos ensayos pueden realizarse con muestras inalteradas para el caso de cimentaciones y o muestras alteradas a objeto de observar el comportamiento de un terraplén con muestras de suelos diversos.

Se debe elaborar 3 probetas mínimo para el desarrollo de un ensayo, las cuales tendrán que ser trabajadas a diferentes presiones de cámara, es usual emplear (7-

14-28) lbs¿ 2.

Debe realizarse la grafica esfuerzo (σ ¿ vs deformación unitaria (ε ¿.





VELETA.

Objetivo:

Determinar la resistencia al esfuerzo cortante de los suelos.

Generalidades:

Su importancia radica en que su resistencia al corte es elevado en suelos (INSITU), es decir causando la menor alteración posible en los suelos que se están ensayando.

Es usual aplicar esta metodología cuando los suelos son arcillosos de características blandas, semiblandas o semiduras, también puede aceptarse la presencia de capitas de arena fina que conforman parte del estrato.

Berrejum estableció que el índice de plasticidad óptimo en el cual un suelo no presenta perturbación es el 20% del (IP) estableciendo además para mayor y menor (IP).

Metodología:

En el campo se establece una perforación que tenga el diámetro suficiente para poder penetrar la veleta (DH), el sistema puede ser prolongado mediante tuberías.


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S=FA

F=S*A S=σ M=F*D =A*S*D

S=Resistencia al esfuerzo cortante

D=Diámetro de la veleta

H=Altura de la veleta

MRL=Momento resistente en el área lateral

MRB=Momento resistente en las bases

MRL=π∗D∗2D∗s∗D

2= πD3S

MRB=2πD2/4 * S * D/3 =πD3S/6

MT= πD3S +πD3S/6 = 7πD3S/6

S=6 MT/7πD3

En la parte superior se coloca el dispositivo de acople que medirá o cuantificara el momento o torque que se empleara, lo que se determina es el momento que se requiere para cortar el suelo.

Para laboratorio existen las micro veletas conocidas como TORVANE, consiste en incar una micro veleta en suelos que se encuentran lo menos perturbado posible tales como los contenidos en muestras de tubo shelvin.


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Materia: Mecánica de Suelos. Laboratorio.



PROCTOR.

Objetivo:

Determinar la humedad optima con que se deben compactar los suelos a objeto de alcanzar la densidad seca máxima.

Generalidades:

Este ensayo consiste en compactar el suelo en 3 o 5 capas dentro de un molde especificado por medio de golpes de un pistón que se deja caer desde una altura dada.

La densidad de los suelos que se puede tener artificialmente está en función de la energía de compactación.

Ec=W∗h∗N∗n

V

V=Unidad de volumen con que se analiza la compactación (ft3-m3)

N=Numero de capas con que se compacta 1´´ de espesor del suelo

n=Es el numero de golpes que se da en cada capa

w=Peso del martillo

h=Altura de caída del martillo


.Existen 2 tipos de ensayo de proctor el estándar y el modificado cuya diferencia fundamental radica en la energía de compactación así para ensayos proctor estándar es de 12375lbs/ft3 y el proctor modificado es de 56250lbs/ft3. Los ensayos de proctor estándar se los realiza con un martillo de 55lbs, el cual posee una caída de 12in.

Pueden existir 4 métodos para el estándar:

{AB = Se puede trabajar con el pasante tamiz #4

{CD = Se puede trabajar con el pasante tamiz #3/4 máximo

Estos métodos pueden ser aplicados para moldes de 4,6 in.

Se establece que se debe llenar estos moldes para todos estos métodos estándar con 3 capas, a las que se emplean 25 o 56 golpes dependiendo del diámetro y volumen del molde.

Para el proctor modificado se emplea un martillo de 10lbs con una altura de 18in. Se trabaja también por varios métodos.

{AB = Suelos que pasan el tamiz #4

{CD = Suelos que pasan el tamiz #3/4

Se puede trabajar con recipientes de 4 y 6 in en 5 capas cada uno, así mismo se emplean 25 o 56 golpes en función del volumen del molde.

Procedimiento:

Se debe escoger unos 30 o 50 kilos de material previo secado al medio ambiente, se separa en 5 porciones de aproximación de 5 kg cada uno.

γh =whV

γs = γ h

1+w /100

w = wh−ws

ws∗100

El incremento de agua que se emplea debido al tipo de suelo.

7%-9%→H2o →suelos de base o sudbase

18% →H2o → Cascajo con bastante arcilla y limo


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DENSIDAD DE CAMPO.

Objetivo:

Determinar porcentualmente el grado de compactación que se ha obtenido en el campo (INSITU), usando el equipo conveniente.

Generalidades:

Para lograr un resultado satisfactorio del terreno sobre el cual se va a construir una carretera, calle o pista de aterrizaje, deberán ejecutarse las siguientes operaciones:

a) Determinación de la densidad máxima y humedad optima del material (PROCTOR)

b) Compactación del material mediante aplanadoras y rodillos apropiadosc) Control de la densidad alcanzada en el terreno a fin de comprobar si el material

ha sido debidamente compactado

El tercer punto es el que vamos a enfocar en la densidad de campo, es la densidad del terreno en el campo mismo donde se va a efectuar.

Con este dato determinaremos el grado de compactación que es:

% compactación = Densidad decampo

Densidad secamaxima(Proctor )∗100


.Existen algunos métodos para la determinación de la densidad de campo. Analizaremos el del aparato de frasco y cono de arena.

Equipo:


Cono con su respectivo plato Frasco con arena blanca Martillo y cincel Cuchara y cepillo

Procedimiento:

1) Determínese el peso de la arena por unidad de volumen 2) Se pesa el frasco con la arena. Se determina el peso de la arena entre el cono y

el plato 3) Se limpia el sitio escogido y luego se excava un hoyo de unos 10 cm de

diámetro aproximadamente, dependiendo este diámetro del tamaño máximo de la piedra usada

4) Se saca el material cuidadosamente de manera que todo el material sea recogido en un recipiente. Se anota el peso del suelo húmedo con el recipiente

5) Se cierra la válvula del cono y se enrosca el embudo pequeño al cuello del frasco lleno de arena

6) El aparato se coloca encima del hoyo y luego se abre la válvula dejando caer la arena hasta que llene el hoyo y el embudo mayor

7) Se observa en el frasco cuando la arena ha dejado de caer se cierra la válvula y se levanta el aparato. Se coloca en el formato el peso del frasco con la arena

8) El peso seco se obtiene al día siguiente luego de estar el material en el horno


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CBR.

Objetivo:

Determinar la estructura de un pavimento.

Generalidades:

Es un índice que denota la resistencia al esfuerzo cortante de un suelo. Para cada efecto se ha establecido patrones de esfuerzos para distintos grados de penetración (pistón de 19.35 cm2) penetrando en la muestra de suelo.

Se ha establecido las penetraciones de control las que corresponden a 0.1 y 0.2 in, en donde:

PULGADAS σPATRONES kg/ cm2

0.1 700.2 105

Equipo:


3 moldes de 6 in de diámetro Collarín Placa de soporte Disco espaciador Placa circular con vástago


. Trípode Dial Balanza Cono Tineta de inmersión Marco de carga

Metodología:

El material a ensayar debe estar con la humedad optima tal que genere la densidad seca máxima, es decir previo realizarse el ensayo de proctor.

Se trabaja con 5 kg cada molde, se deberá compactar 5 capas en cada molde con la misma humedad. El primer molde va a ser llenado empleando 12 golpes por cada capa, el segundo molde se emplea 25 golpes y el tercero 56 golpes.

Las muestras contenidas en los cilindros se enrazan, se limpia con una brocha y se toma el peso, previo se conoce el peso del collarín y el volumen del espécimen.

Esto se repite en los 3 moldes, luego se procede a colocar el trípode y el dial en cada molde previo colocado el plato y el vástago, luego del cual se lo lleva a inmersión de agua.

Debe permanecer 96 horas (si hay predominio arcilloso) cada 24 horas, se coloca el dial y se observa si existe hinchamiento de tal forma que a las 96 horas se habrá desarrollado su máxima expresión.

Luego de lo cual se retira, se deja escurrir se toma el peso y posteriormente se evalúa la humedad.

Evaluación del CBR-Penetración

Una vez escurrido el molde se coloca en el marco de carga el pistón de penetración metálico que posee una sección de 19.35 cm2 la que va a estar en contacto con el suelo.

Se coloca un dial para controlar la carga que se empleo para causar esa deformación. Se deberán tomar lecturas de carga para las siguientes deformaciones:

MILÍMETROS PULGADAS1.27 0.052.54 0.103.81 0.155.08 0.207.62 0.3010.6 0.4012.7 0.50

suelos laboratorio 3er parcial

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