guia de laboratorio de suelos
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Guia de Laboratorio de SuelosFACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA INGENIERÍA CIVILPROGRAMACIÓN DE LABORATORIO DE MECANICA DE SUELO
1. NOMBRE DEL CURSO. LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS
2. CODIGO. 0607
3. NIVEL. VI
4. INTENSIDAD HORARIA. DOS (2) HORAS SEMANALES
5. PERFIL DEL PROFESOR. GEOTECNOLOGO, ING. CIVIL O GEÓLOGO
6. JUSTIFICACIÓN
En todo proyecto de ingeniería que tenga que ver con el suelo como material
estructural o como material de construcción, es necesario para su óptimo desarrollo el
conocimiento de las propiedades físicas y mecánicas del suelo.
La investigación o estudio de estas propiedades se realiza mediante las pruebas o
ensayos de laboratorio pertinentes que han sido diseñadas con este objetivo
fundamental y que se desarrollan en el laboratorio de mecánica de suelos y también en
el campo.
El estudio de estas propiedades físicas y mecánicas del suelo es primordial para
determinar los parámetros del suelo relacionados con su resistencia, su deformabilidad
y sus características hidráulica y fin de detener un conocimiento razonablemente
preciso para predecir su comportamiento estructural en las obras de ingeniería
geotécnica
7. OBJETIVO GENERAL
Servir de complemento necesario del curso teórico de MECÁNICA DE SUELOS E
INGENIERÍA DE SUELOS, de manera que en forma paralela y coordinada con esta, se
ilustre al estudiante sobre todos los ensayos clásicos de laboratorio de mecánica de
suelos y sus aplicaciones prácticas, permitiendo así confrontar la teoría con la
observación directa de los fenómenos físicos.
Estudiar las propiedades físicas y mecánica de los suelos mediante los ensayos
pertinentes
Familiarizar al estudiante con los distintos tipos de suelo mediante la observación
visual
habituar al estudiante el uso de instrumentos de precisión
Practicar en la redacción y presentación de informes y datos de ingeniería8. CONDUCTA DE ENTRADA
Antes de realizar los laboratorios el estudiante debe revisar los aspectos teóricos pertinentes del laboratorio que va a realizar, esto le permitirá apreciar con claridad el desarrollo de este
9. CONTENIDO DEL CURSO
Durante el semestre académico, se realizarán los ensayos de acuerdo con las normas
dela ASTM principalmente y la AASHTO, siguiendo los experimentos del Manual del
Laboratorio de Mecánica de Suelos de la Universidad Tecnológica del Chocó”. También
se pueden utilizar los manuales que aparecen en la bibliografía.
UNIDAD 1GENERALIDADES
OBJETIVO ESPECÍFICO
Proporcionar al estudiante información de naturaleza general sobre algunas
definiciones básicas de mecánica de suelos
Dar al estudiante información sobre los procedimientos generales de laboratorio que
el estudiante debe emplear en la realización de las prácticas, para su propia seguridad
y el buen funcionamiento de los equipos
Ilustrar al estudiante en la preparación de los informes de laboratorio y su adecuada
presentación
TEMAS
Algunas definiciones básicas de mecánica de suelos, unidades de medidas, etc.
Manejo y cuidado del equipo de laboratorio
Normas técnicas para la presentación de los informes de laboratorio
BIBLIOGRAFIA BÁSICA
BOULES, Joseph. Manual de laboratorio de suelos en Ingeniería Civil
Editorial Mc Graw- Hill. 1982
UNIDAD 2
PRACTICA Nº 1 MUESTREO E IDENTIFICACION DE SUELOS
EN EL CAMPO
OBJETIVO ESPECÍFICO:
Dar a conocer al estudiante algunos métodos sencillos para la penetración y muestreo
de suelos
Enseñar al estudiante a recolectar información para dibujar un perfil de suelos simple
TEMAS
Métodos sencillos para el muestreo de suelos
Obtención de muestras alteradas e inalteradas y su utilización práctica
Elaboración de perfiles estratigráficos
Pruebas visuales y manuales para la identificación preliminar de los suelos en el
campo
BIBLIOGRAFÍA BÁSICA
BOULES, Joseph. Manual de Laboratorio de Suelos en Ingeniería Civil
UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL CHOCÓ. Manual de Laboratorio de Suelos.
UNIDAD 3
PRACTICA Nº2. DETERMINACIÓN DE LA GRAVEDAD ESPECÍFICA DE UN SUELO
Y SUS PRINCIPALES RELACIONES GRAVIMÉTRICAS Y VOLUMETRÍCAS
OBJETIVO ESPECIFICO:
Este ensayo tiene como fin principal la determinación de la gravedad específica de un
suelo, así como estudiar su importancia en los diferentes ensayos y problemas que se
presentan en mecánica de suelos, así como en el estudio de las principales relaciones
gravimétricas y volumétricas
Teoría del ensayo
Aplicaciones prácticas
Visualizar los diagramas de fases del suelo en el laboratorio
Introducir al estudiante en el cálculo de algunas propiedades físicas del suelo tales
como: porosidad, relación de vacíos, contenido de humedad, saturación, peso unitario,
densidad relativa. Etc.
TEMAS
Teoría relacionada con los ensayos
Aplicaciones prácticas
BIBLIOGRAFÍA BÁSICA
BOULES, Joseph. Manual de Laboratorio de Suelos en Ingeniería Civil
UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL CHOCÓ. Manual de Laboratorio de Suelos.
UNIDAD 4
PRACTICA Nº 3 ENSAYO DE LIMITES DE CONSISTENCIA
OBJETIVO ESPECÍFICO
Medir la plasticidad de los suelos
Enseñar al estudiante el procedimiento de determinación de los límites líquidos,
plástico y de retracción de un suelo
Determinar los parámetros de plasticidad para clasificar los suelos finos y darles un
nombre técnico
TEMAS
Teoría de los ensayos
Aplicación a la clasificación de los suelos finos
BIBLIOGRAFIA BÁSICA
UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL CHOCÓ. Manual de Laboratorio de Suelos.
UNIDAD 5
PRACTICA Nº 4 ENSAYO DE GRANULOMETRÍA
OBJETIVO ESPECÍFICO
Determinar el % en peso de los diferentes tamaños de granos de un suelo y con
estos datos construir su curva granulométrica
Conocer las aplicaciones prácticas del análisis granulométrico en las
clasificaciones de suelos, según la USC y la AASHTO
TEMAS
Teoría relacionada con el ensayo
Método de tamizado para suelos granulares
Método de sedimentación para suelos finos
BIBLIOGRAFIA BÁSICA
UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL CHOCÓ. Manual de Laboratorio de Suelos.
UNIDAD 6PRÁCTICA Nº 5 ENSAYO DE COMPRESIÓN INCONFINADA
OBJETIVO ESPECÍFICO
Introducir al estudiante a un procedimiento aproximado para evaluar la resistencia al
corte de suelos cohesivos
TEMAS
Teoría del ensayo
Aplicaciones prácticas
BIBLIOGRAFIA BÁSICA
UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL CHOCÓ. Manual de Laboratorio de Suelos.
UNIDAD 7
PRACTICA Nº 6 ENSAYO DE CORTE DIRECTO
OBJETIVO ESPECÍFICO
Familiarizar al estudiante, con un método para la determinación rápida de los
parámetros de resistencia al corte (C y O) de un suelo
TEMAS
Teoría del ensayo
Aplicaciones prácticas
BIBLIOGRAFIA BÁSICA
UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL CHOCÓ. Manual de Laboratorio de Suelos.
10. METODOLOGIA DE ENSENANZA
Se inician las prácticas con una exposición general del tema, del procedimiento para el
ensayo correspondiente y sus aplicaciones, haciendo uso de las gráficas y formulas
previamente preparadas en el tablero o en un papelografo.
El profesor de la práctica permanece todo el tiempo de esta, con los estudiantes. Se
estimulará la participación de los estudiantes en las diferentes etapas de los ensayos.
11. FORMA DE EVALUACIÓN
Se califican los informes de laboratorio, un examen y se tendrá en cuenta la
participación activa del estudiante en las prácticas
12. BIBLIOGRAFÍA GENERAL
ARANGO VELEZ, Antonio. Manual de Laboratorio de Mecánica de Suelos. Universidad
Nacional de Colombia. Sede Medellín. Facultad de Minas. 1985
BOWLES, Joseph. Manual de Laboratorio de Suelos en la Ingeniería Civil. Editorial Mc
Graw Hill. 1982.
ILLERA VELASCO, Esmeralda. Manual de Laboratorio de Mecánica de Suelos. Editorial
AC. Editores. 1998
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL CHOCÓ, Manual de Laboratorio de Suelos
PRACTICA Nº 1 MUESTREO E IDENTIFICACION DE SUELOS
EN EL CAMPO
OBJETIVO GENERAL:
En esta norma se describe la forma de obtener muestras de suelos cohesivos que
conserven la estructura y humedad que tiene en su estado natural, cuando pueden
tomarse superficialmente o de una profundidad a la que se llega por excavación a cielo
abierto o de una galería.
Las dimensiones, forma y demás características de las muestras inalteradas, dependen
del tipo de ensayo.
OBJETIVO ESPECÍFICO:
Dar a conocer al estudiante algunos métodos sencillos para la penetración y muestreo
de suelos
Enseñar al estudiante a recolectar información para dibujar un perfil de suelos simple
Identificar visualmente una muestra de suelo para poder clasificarla.
DEFINICIONES:
Para las partículas retenidas en el tamiz de 75 mm (3”), se sugieren las siguientes
definiciones:
Fragmentos: Partículas de roca que no pasan una malla con abertura cuadrada
de300 mm (12”).
Guijarros: Partículas de rocas que pasan una malla con abertura cuadrada de 300
mm (12”) y quedan retenidas en un tamiz de 75 mm (3”).
Grava: Partículas de rocas que pasan un tamiz de 75 mm (3”) y quedan retenidas
sobre un tamiz de 4.75 mm (#4) con la siguientes subdivisiones:o Gruesa: Pasa tamiz de 75 mm (3”) y queda retenido sobre el tamiz de 19 mm (3/4”)
o Fina: Pasa el tamiz de 19 mm (3/4”) y queda retenida sobre el tamiz de4.75 mm (#4).
Arena: Partículas de rocas que pasan un tamiz de 4.75 mm (#4) y quedan retenidas
sobre un tamiz de 75 m (#200) con las subdivisiones siguientes:o Gruesa: Pasa tamiz de 4.75 mm (#4) y queda retenido sobre tamiz de 2.0 mm (#10).
o Media: Pasa tamiz de 2.0 mm (#10) y queda retenida sobre tamiz de 425m (#40).
o Fina: Pasa tamiz de 425 m (#40) y queda retenido sobre el tamiz de 75m (#200).
Arcilla: Suelo que pasa tamiz de 75 m (#200); puede utilizarse para mostrar la
plasticidad (consistencia como de masilla) dentro de un cierto intervalo de humedad,
pero que muestra considerable resistencia cuando se seca al aire. Para su
clasificación, una arcilla es un suelo de grano fino, o la porción fina de un suelo con un
índice de plasticidad igual o mayor que cuatro, para el cual la coordenada que
representa el índice plástico contra el limite liquido de la carta de plasticidad cae por
encima de la línea “A”.
Limo: Suelo que pasa tamiz de 75 m (#200), ligeramente plástico o no plástico y que
exhibe poca o ninguna resistencia cuando se seca al aire. Para clasificación, un limo es
un suelo de grano fino, o la porción fina de un suelo con índice plástico menor que
cuatro o para el cual la coordenada del índice plástico contra el límite liquido cae por
debajo de la línea “A”, en la carta de plasticidad.
Arcilla Orgánica: Una arcilla con suficiente contenido orgánico como para influir en
las propiedades del suelo. Por clasificación una arcilla orgánica es un suelo que seria
clasificado como arcilla, excepto que el valor de su limite liquido después de secado en
el horno es menor que el 75 % de dicho valor antes de secarse.
Limo Orgánico: Un limo con suficiente contenido orgánico como para influir en las
propiedades del suelo. Por clasificación, un limo orgánico es un suelo que seria
clasificado como limo pero excepto que su valor de limite liquido después de secarse
en el horno es menor que el 75 % de dicho valor antes de secarse.
Turba: Un suelo primordialmente de textura vegetal en estados variables de
descomposición, usualmente con olor orgánico, color entre carmelita oscura y negro,
consistencia esponjosa y contextura que varia desde fibrosa hasta amorfa.
EQUIPOS Y MATERIALES
Herramientas para tallar la muestra
Recipiente para derretir la parafina
Herramientas para excavar (Pala, Barreto, etc.)
Parafina o velas
Hornillo para calentar la parafina o vela
Recipientes para transportar las muestras (bolsas, caja de madera, lata, etc.)
Brochas para untarle la parafina a la muestra
PROCEDIMIENTO
Se descubre la capa de la que se pretende tomar la muestra, bajando la excavación a
la profundidad precisa, se alisa la superficie marcando el contorno de la que ha de ser
la parte superior de la muestra.
Se excava una pequeña zanja alrededor de la marca, dejando entre el borde de la
muestra y el borde interno de la zanja unos 10 cm. Mas o menos con el propósito de
que este proceso de excavación no afecte la muestra, esta zanja debe ser lo
suficientemente ancha para permitir el tallado, parafinado y corte final de la muestra.
Después de haber tomado la muestra inalterada se procede a realizar una
clasificación visual de las paredes del hueco, en la cual se mostrara el color y el tipo de
suelo.
Luego se procede a tomar muestras alteradas a distintas profundidades de la
excavación depositándolas en bolsas bien amarradas para que no pierdan su humedad
natural. Estas bolsas deben de venir bien marcadas (fecha, profundidad, hora de toma
de la muestra, estado del clima, etc.).
INFORME
Explicar con sus propias palabras el procedimiento que realizo desde que salió del
laboratorio hasta que regreso al mismo.
Realizar un perfil del terreno en el cual hizo la excavación (grafico).
Mencionar los diferentes tipos de suelo que encontró durante la excavación.
Encontrar el porcentaje de humedad que tienen cada una de las muestras que su
grupo recolecto a las diferentes profundidades y explique el comportamiento de estas
humedades con respecto a la profundidad.
GENERALIDADES
DEFINICIONES
Suelo:
Sedimentos u otras acumulaciones no consolidadas de partículas sólidas producidas
por desintegración física y la descomposición química de las rocas, que puede contener
o no materia orgánica.
Roca:o Para el ingeniero civil: Material mineral natural sólido duro, que se presenta en
grandes masas o en fragmentos de tamaño considerable
o En Geología: Es todo agregado natural de partículas minerales, sin repara en su
grado de cohesión o dureza, ni en el tamaño de la masa o de los fragmentos. Así
quedan cubiertos por tal denominación material tales como arcillas blandas o como
arenas sueltas.
Mecánica de Suelos:
Puede ser definida como la aplicación de las leyes y los principios de la mecánica y de
la hidráulica a los problemas de ingeniería que se relacionan con el suelo como
material estructural.
También puede definirse como la rama de la ingeniería civil que estudia las
propiedades, el comportamiento y la utilización de los suelos como material
estructural.
Laboratorio de Suelos:
Es la herramienta por la cual la mecánica de suelos estudia las propiedades y el
comportamiento de los suelos como posible material estructural.
Estructura:
Es una combinación de elementos de uno o varios materiales, dispuestos de forma
apropiada para resistir esfuerzos y deformaciones en atención a conseguir una
construcción segura y estable.
CLASIFICACIÓN PRIMARIA DE LOS SUELOS
Cascajo o gravas y arenas: Son llamadas grueso granulares o simplemente
gruesos o granulares
Limos y arcillas: Fino granulares o finos
PROPIEDADES DE LOS SUELOS
Es el suelo el material estructural más complejo para la investigación, por que en él se
suman las siguientes complicaciones:
Tiene el mayor número de propiedades para estudiar.
Es el más heterogéneo. En la mayor parte de los casos, especialmente tratándose de
suelos “in-situ”, sus propiedades varían en gran manera en el espacio.
La influencia de las variaciones del contenido de agua en sus características de
resistencia y deformabilidad es muy grande. Esto hace que sus propiedades cambien
notablemente en el tiempo, en gran número de casos
Las características de deformabilidad se modifican de manera significativa con el
cambio en la magnitud de las cargas, lo cual hace más difícil su medida y aplicación de
los resultados de estudios a la predicción del comportamiento futuro del suelo.
Las propiedades importantes de los suelos desde el punto de vista de la ingeniería son
esencialmente las siguientes:
Tamaño, forma y disposición de los granos: granulometría, textura y estructura.
Propiedades de la fracción de partículas muy finas de un suelo.
Porosidad.
Densidad: de la parte sólida y del conjunto sólido–poros.
Contenido de humedad y su influencia.
Consistencia y plasticidad.
Permeabilidad y característica del agua intersticial: sus diversas formas, el
nivel freático, presiones intersticiales, movimientos de agua a través del suelo;
capilaridad.
Deformabilidad: deformaciones plásticas, elásticas, por consolidación y por
compactación. Compresibilidad, expansibilidad y retracción.
Resistencia al corte: los parámetros de cohesión y resistencia por fricción interna en
los granos. Relación esfuerzo–deformación.
Característica de compatibilidad de los suelos.
Característica de estabilización con adicción de otros elementos, como cemento,
materiales bituminosos o productos químicos.
Contenido de materia orgánica y de otros elementos perjudiciales.
Acción disolvente o química del agua y de otros agentes.
Discontinuidades en la masa del suelo en el terreno: estratificación, fisuras, grietas,
fallas, etc.
RELACIONES GRAVIMÉTRICAS Y VOLUMÉTRICAS EN UN SUELO
INDICE DE POROS O RELACIÓN DE VACIOS (e)
Es la relación del volumen de los vacíos Vv y el volumen de los sólidos Vs de un
volumen de material, expresado como decimal.
En la práctica no se encuentran valores menores de 0.20 (arenas con finos muy
compactados) ni mayores de 0.15, en casos de arcillas orgánicas muy compresibles.
POROSIDAD (n)
Se define como la relación, en porcentaje, del volumen de vacíos al volumen total.
CONTENIDO DE HUMEDAD (w)
La relación entre el peso del agua de un suelo Ww y el peso de los sólidos Ws del mismo
se conoce como contenido de humedad; se expresa en porcentaje.
Nota: en los suelos se encuentran contenidos de humedad entre límites muy amplios.
Se ha encontrado valores de1.400% en arcillas japonesas.
PESO UNITARIO ()
Es la relación entre el peso del suelo y su volumen total, con unidades de peso por
unidad de volumen.
GRADO DE SATURACIÓN (S)
Es la relación entre el volumen del agua y el volumen de vacío de un suelo. Se expresa
como porcentaje; varia de 0% (suelo seco) a 100% (suelo totalmente saturado).
PESO DE LOS SÓLIDOS
Es la relación del peso de los sólidos al volumen de los mismos
DENSIDAD DEL SUELO
Está puede ser densidad húmeda del suelo y densidad seca del suelo.
DENSIDAD HÚMEDA DEL SUELO h ó m
Se define como la relación del peso total de la masa de suelo (sólidos más agua) a su
volumen total (sólidos más poros).
DENSIDAD SECA DEL SUELO (d)
Se define como la relación del peso de los sólidos al volumen total de la masa de suelo.
DENSIDAD SATURADA sat
Se llama así a la densidad húmeda del suelo saturado.
DENSIDAD SUMERGIDA (’)
Se llama de esta manera al peso unitario neto del suelo sumergido, o sea el que se
obtiene después de restar del peso total de la masa de suelo, la fuerza hacia arriba
debido al empuje, y dividir luego por el volumen total.
GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS SÓLIDOS (Gs)
Es la relación entre el peso unitario de los sólidos de un suelo y el peso unitario del
agua
CONTENIDO DE AIRE ac
Es la relación, en porcentaje, del volumen de aire al volumen de vacíos o poros.
PRACTICA Nº 2 ENSAYO DE LIMITES DEL CONSISTENCIA
INTRODUCION
Una de las propiedades mas importante de los suelos finos cohesivos es la plasticidad; la cual se define como la propiedad que presentan esos suelos de poderse deformar hasta cierto limite sin romperse.
Esta propiedad y otra igualmente importe son modificadas por el contenido de agua,
pues esta cambia la fuerza de interacción entre partículas y por ende el
comportamiento del suelo.
A las arcillas, y a los suelos de grano finos afines, se le puede dar consistencia
semilíquida mezclándolos con agua.
Cuando este contenido de humedad se reduce por evaporación y volvemos a mezclar
la muestra, obtenemos un material plástico o como masilla. Si el contenido de
humedad se reduce mas, el material se hace semisólido y se rompe o se deforma. El
campo dentro del cual el suelo tiene consistencia plástica se llama estado plástico.
Consistencia semisólida Consistencia plástica Consistencia semilíquida
Limite Plástico Límite Líquido
El limite liquido (LL) es el contenido de agua del material en el limite superior de su
estado plástico.
El limite plástico (LP) es el contenido de agua del material en el limite inferior de su
estado plástico.
El limite liquido se logra determinando parejas de valores (w, no de golpes) para
obtener una curva. Se comienza con la muestra no muy humedad (mayor numero de
golpes) y se van haciendo sobre la misma muestra incrementos de agua para tener un
intervalo comprendido entre 6 y 36 golpes, en el cual se obtiene una línea recta.
OBJETIVO ESPECÍFICO
Medir la plasticidad de los suelos
Enseñar al estudiante el procedimiento de determinación de los límites líquidos,
plástico y de retracción de un suelo
Determinar los parámetros de plasticidad para clasificar los suelos finos y darles un
nombre técnico
EQUIPOS
Casuela de casagrande calibrada
Ranurador
Balanza con aproximación de 0.1 gr.
Horno
Tamiz #40
Espátulas
Placa de vidrio
Agua limpia
Recipientes para las muestras
TIPO DE MUESTRA Y CANTIDAD
Alterado, aproximadamente unos 200 gr. Pulverizados y pasados por el tamiz numero
40
PREPARACIÓN DE LA MUESTRA
La muestra para el ensayo preferiblemente debe secarse al aire libre, pues el secado al
horno altera sensiblemente el valor de los límites.
PROCEDIMIENTO
Se pulveriza el material, aproximadamente unos 200 gr. sobre una superficie limpia
lisa.
Se cierne la muestra pulverizada a través del tamiz #40 y se descarta el material
retenido en el.
Se mezcla con agua el suelo que pasa el tamiz #40 hasta que tiene la consistencia de
una pasta espesa y suave. Se cubre con un paño o papel húmedo y se le deja reposar
por lo menos una hora.
Después de haber pasado la hora antes de empezar ha realizar el ensayo se mezcla la
muestra una vez mas, luego se pasa material suficiente desde el plato de mezclar a la
cuchara de bronce del aparato del limite liquido, llenándolo aproximadamente un tercio
del total.
Se sostiene la cuchara y usando la espátula para mezclar y extender el material, se
forma una torta alisada de un centímetro en el punto de máxima profundidad.
Se toma el acanalador o ranurador.
El suelo que esta en la cuchara se divide con un fino trazo del acanalador de manera
que la muestra quede con un surco claro y bien definido.
Se debe limpiar el ranurador frotándolo con los dedos antes de ponerlo aparte, pues si
el suelo se seca en la herramienta se pierde tiempo en limpiarlo mas tarde.
Con el mecanismo de golpear limpio y seco, y con la altura de caída bien ajustada, se
coloca la cuchara en el aparato y se gira la manivela a razón de
aproximadamente dos golpes por segundo y se cuentan el numero de golpes
necesarios para serrar el fondo de la ranura en una distancia de aproximadamente un
centímetro.
De la parte que se une se toma una muestra para llevarla al horno y conseguir el
contenido de humedad.
De la muestra que me quedo en el vidrio separo una parte para posteriormente
realizar el ensayo de límite plástico.
Luego se continúa con el ensayo repitiendo cada uno de los pasos anteriores hasta
tomar unos cuatro puntos.
El intervalo de golpes para cada uno de los puntos varía de la siguiente manera: el
primer punto entre 31 y 36 golpes, el segundo punto entre 26 y 30, el tercer punto
entre 21 y 25, y el cuarto punto entre 16 y 20.
La pequeña muestra que se separo para realizar el límite plástico se deja secar hasta
que alcance una consistencia tal que el material no se adhiera a las manos, pero que
no obstante, pueda ser enrollado en forma de bastoncitos o pequeños cilindros, sin que
se desmenuce.
Se toma la mitad de la muestra y se hace rodar con la palma de la mano sobre una
superficie limpia y lisa hasta formar un bastoncito de aproximadamente 3 mm de
diámetro y 8 cm de longitud.
Se toma el bastoncito y se aprieta para formar una bola, luego se enrolla de nuevo.
Se repite el punto dos, reduciéndose gradualmente el contenido de humedad al
evaporarse el agua según se manipula la muestra, motivando que los bastoncillos se
vallan haciendo más rígidos.
El limite plástico (LP) se alcanza cuando el bastoncillo se rompe en varias piezas al ser
rodado.
Coloque inmediatamente el cilindro desmoronado en una pequeña caja metálica para
determinar el contenido de humedad.
Luego se repite el mismo proceso para la segunda muestra.
INFORME
Encontrar el limite liquido (LL).
Encontrar el limite plástico (LP).
Encontrar el índice de plasticidad (IP).
Clasificar el suelo en la carta de plasticidad.
PRACTICA Nº 3 ENSAYO DE GRANULOMETRÍA
INTRODUCCIÓN
La determinación de la distribución de las partículas de un suelo en cuanto a su tamaño, se llama análisis granulométrico; se hace por un proceso de tamizado en suelos de grano grueso, y por un proceso de sedimentación en agua en suelos de grano fino.
Según sean las características de los materiales finos de las muestras, el análisis con
tamices se hace bien con la muestra entera, o bien con parte de ella, después de
separar los finos por lavado.
OBJETIVO ESPECÍFICO
Determinar el % en peso de los diferentes tamaños de granos de un suelo y con estos
datos construir su curva granulométrica.
Conocer las aplicaciones prácticas del análisis granulométrico en las clasificaciones de
suelos, según la USC y la AASHTO.
EQUIPOS
Balanza
Juego de tamices
Recipiente para el material
Cuarteador
Brocha
Recipiente para lavado
TIPO DE MUESTRA Y CANTIDAD
La muestra es proveniente del rio, es una muestra alterada y su cantidad depende del
tamaño máximo que presente la muestra
Diámetro máximo Cantidad de la muestra
3” 5000 gr.
2” 4000 gr.
1 ½” 3500 gr.
1” 3000 gr.
¾” 2500 gr.
PREPARACIÓN DE LA MUESTRA
Se mezcla y amontona la muestra sobre el piso, las paladas deben verterse sobre el
centro formando un cono, de modo que el suelo al vaciarse ruede hacia la base por
todas las direcciones.
Aplastar el cono que se había formado con una pala, extendiéndolo y formando una
capa circular de espesor uniforme.
Luego se toma esta muestra y con una pala se divide en cuatro partes para luego
tomar los cuartos contrarios.
Con estos cuartos que se toman se vuelven a mezclar y se repite el mismo
procedimiento hasta que se obtenga la cantidad que se necesita.
PROCEDIMIENTO
Se seca la muestra al aire libre o en la estufa.
Se pesa la muestra después de enfriada y se registra el peso.
Se desmoronan los terrones que se formen en el proceso secado.
Dejamos que se enfrié para luego pesarlo.
Se pesa cada uno de los tamices.
Se lleva la muestra al juego de tamices ordenados de mayor a menor (los mas gruesos
arriba y los mas finos abajo) con una cazoleta en la parte de abajo, se coloca la tapa en
la parte alta y se sacude la tapa vigorosamente con un movimiento rotatorio horizontal,
se agitan de vez en cuando, dejándolo caer ligeramente sobre un libro o una superficie
blanda. Este procedimiento debe realizarse por un tiempo aproximado de 15 minutos.
Luego se pesan cada uno de los tamices con el material retenido en ellos.
INFORME
Porcentaje que pasa
Dibujar la curva de distribución granulométrica según el tamaño de los granos, hacer
esto en papel semilogaritmico.
Encontrar los coeficientes de uniformidad y contracción.
Clasificar el suelo
PRÁCTICA Nº 4 ENSAYO DE COMPRESIÓN INCONFINADA
INTRODUCCIÓN
El ensayo de compresión simple o inconfinada es uno de los mas usados para
determinar la resistencia al corte de los suelos cohesivos, por su rapidez y economía,
obteniendo resultados muy aceptables; en comparación con otros procedimientos mas
refinados o complicados, se le considera una forma particular del ensayo triaxial.
La prueba consiste en aplicar una carga vertical a un cilindro de suelo cohesivo o
semicohesivo sin soporte lateral, hasta fallarlo.
Los siguientes valores son resistencias típicas de arcillas, clasificadas según su
consistencia.
CONSISTENCIA RESISTENCIA SIN DRENAR (Kg. / cm2)
Muy blando <0.125 Blando 0.125 – 0.25
Medio 0.25 – 0.50 Duro 0.50 – 1.0 Muy duro 1.0 – 2.0 Rígida > 2.0
OBJETIVO ESPECÍFICO
Introducir al estudiante a un procedimiento aproximado para evaluar la resistencia al
corte de suelos cohesivos.
Determinar por el método más sencillo y conservador la resistencia al corte del suelo
en condiciones no drenadas.
EQUIPOS
Tallador para la muestra (tubo PVC de diámetro 2”).
Cuchillo para pulir la muestra
Calibrador para medir la muestra
Balanza de 0.1 g. de sensibilidad.
Maquina de compresión simple.
Horno de laboratorio
TIPO DE MUESTRA Y CANTIDAD
Inalterada con humedad natural.
Cilindro que cumpla relación de esbeltez: h / d = 2 a 2,5
PREPARACIÓN DE LA MUESTRA
Se extrae del tubo de PVC la muestra y con el cuchillo se pule la muestra hasta que
alcance la relación de esbeltez necesaria o las medidas especificadas anteriormente.
PROCEDIMIENTO DE ENSAYO
Instalar la muestra preparada en la maquina de ensayo con su eje vertical tan cerca
como sea posible de la platina de carga, accionando a continuación, si es el caso, para
que entren en contacto el extremo superior del cilindro y el cabezal del dispositivo de
carga.
Una vez conseguido el acoplamiento de la muestra se inicia el proceso de carga de
forma que la velocidad de deformación unitaria este entre 1% y 2% mínimo de la altura
de la probeta o que su rotura se produzca entre 1 minuto o 10 minutos.
En el ensayo se toman lecturas cada 0.25 mm de deformación vertical. Como la curva
esfuerzo – deformación es plana en su inicio, se toman lecturas cada 0.50 mmy
cada 1.25 mm.
Se comprime la muestra hasta obtener una falla bien definida y desarrollada de la
muestra.
Una vez finalizado el ensayo se dibuja un esquema de las caras de la muestra fallada y
si el plano de corte o de falla esta bien definido se mide el ángulo que forma con la
horizontal.
Se determina la humedad de la muestra.
CALCULOS
La deformación axial se calcula de la siguiente manera
ΔL
ε = --------
Lo
ΔL: Cambio de longitud o altura de la muestra
Lo: Longitud inicial de la muestra
Area corregida o sección untaría de la muestra
Ao
Ac = ----------
(1 – ε)
Ao: Area inicial de la muestra
INFORME
Presentar los resultados en la tabla de datos.
Dibujar la curva Esfuerzo – Deformación.
Dibujar los esquemas de la muestra fallada.
Determinar el contenido de humedad de la muestra.
Estimar la densidad humedad y seca de la muestra.
En base a la resistencia determinar la consistencia de la muestra.
Determinar la cohesión o resistencia sin drenar (C).
Obra: PRACTICA ACADEMICAProfundidad: Sondeo: Fecha:
Deformación
Deformación
1-Deformació
n Lectura de CargaArea
Correg.Resistenci
a Medidas de la muestra(0.01 mm) Unitaria Unitaria Carga (Kg.) (cm2) (Kg./cm2)
0
25 Diámetro:
50
75 Altura:
100
125 Area:
150
175 Volumen:
200
Contenido de agua225
250 Peso hum.:
275
300 Peso sec.:
325
350%Humedad:
375 Peso unitario (Gr/cm3)400
425P. Uni. Hum.
450
475 P. Uni. Sec.
500
525 Kanillo: 0.1455
550
575Resistencia:
600
625Consistencia:
ESQUEMAS DE LA MUESTRA EN LA FALLAOBSERVACIONES:
PRACTICA Nº 5 ENSAYO DE CORTE DIRECTO
INTRODUCCIÓN
El ensayo de corte directo es un ensayo muy sencillo y fácil de hacer. El ensayo
consiste en colocar la muestra en la caja de corte constituida por dos marcos divididos
horizontalmente, cuya parte inferior va fija y la superior queda libre para moverse y
romper la muestra por su plano medio. Esta prueba se realiza en dos etapas, a saber:
Consolidación, o aplicación de carga normal.
Corte de la muestra.
Para la primera etapa se aplica una presión vertical conocida y se observa el
movimiento del deformímetro hasta que cese el asentamiento bajo cada uno de los
incrementos de presión aplicados. Usualmente en esta etapa se permite que se
consolide completamente.
En la segunda etapa, para el corte, se aplica una fuerza horizontal al marco superior
hasta que ocurra la falla de la muestra en el plano medio. Se prueban a la falla un
mínimo de tres muestras, bajo tres diferentes muestras normales.
OBJETIVO
Determinar rápidamente los parámetros de resistencia al corte “C” y “φ” para un suelo
cohesivo.
EQUIPO
Aparato de corte (electrónico o manual).
Anillo o marco cortador con la parte inferior afilada para preparar la muestra.
Caja de corte.
Calibrador.
El aparato de corte responde a la idea mas intuitiva para medir la resistencia de los
suelos. Esta constituido por la caja de corte, un marco de carga para aplicar la fuerza
vertical y un dispositivo de carga para dar la fuerza horizontal
TIPO DE MUESTRA
Inalteradas, o compactadas.
PREPARACIÓN DE LA MUESTRA
De un bloque grande o de un tubo shelby (4” de diámetro) se moldean tres o cuatro
muestras con un espesor de 2 a 3 cm y 5 cm de lado, si el anillo es cuadrado,
ayudados del marco cortador para determinar muy bien las dimensiones de cada una
de las muestras y lograr que sus pesos sean aproximadamente iguales.
En el caso de muestras compactadas se obtienen del molde de Proctor. En este caso
se labra el espécimen a mano y se ajusta en la caja de corte.
Las muestras se pesan y se miden después de haberse enrasado ambas caras.
En suelos preconsolidados se puede necesitar 6 muestras para realizar dos ensayos de
corte directo: uno con presiones menores a la carga de preconsolidación y otra con
presiones iguales y mayores a dicha carga.
PROCEDIMIENTO DE ENSAYO
Colocar la muestra en la caja de ensayo cuyo marco tienen piedras porosas saturadas
para permitir el drenaje, centrando dicho conjunto en el dispositivo, y fijando con
pasadores los dos marcos que deben tener como mínimo una separación apenas
mayor que el tamaño de la partícula mas grande del suelo.
Centrar el marco de carga para aplicar carga vertical, seguidamente se instala el
deformímetro donde se observaran los asentamientos en la etapa de consolidación
hasta que cesen completamente, tomando el valor final de deformación. Los esfuerzos
normales a aplicar varían de 0 a 10 Kg./cm2.
Si por ejemplo σn1 = 0.5 Kg./cm2, σn2 = 1.0 Kg./cm2 y σn3 = 1.5 Kg./cm2
Y el area del marco = 5.0*5.0 = 25 cm2
Fv1 = 0.5*25 = 12.5 Kg. = 13 Kg.
Fv2 = 1.0*25 = 25.0 Kg.
Fv3 = 1.5*25 = 37.5 Kg. = 38 Kg.
Dichas cargas se colocan en tres incrementos para efectos de consolidación así:
Para Fv1 los incrementos serán: 0 – 4, 4 – 8, 8 – 13 Kg.
Para Fv2 los incrementos serán: 0 – 8, 8 – 16, 16 – 25 Kg.
Para Fv3 los incrementos serán: 0 – 12, 12 – 24, 24 – 38 Kg.
Una vez terminada la consolidación, se desacopla el deformímetro y se acoplan los
registradores de carga y desplazamiento horizontal, cuidado de quitar los pasadores de
acero colocados para la consolidación, pero sin quitar el marco de carga vertical
aplicado. Queda lista la muestra para la segunda etapa de corte.
Para el corte propiamente dicho se aplican cargas tangenciales hasta la falla de la
muestra.
Sise utiliza el método de deformación controlada se toman los valores de deformación
cada 5 milésimas de pulgadas y después de 20 continuar cada 20 milésimas de
pulgadas.
Repetir el procedimiento en las otras 2 o 3 muestras para poder tener la envolvente de
falla.
A las muestras ensayadas se les determina contenido de humedad.
CÁLCULOS
Esfuerzo normal = σn = N / A donde:
N: carga normal total aplicada para la consolidación.
A: área de la sección transversal de la muestra
Esfuerzo cortante = τ = Tmax. / Ac donde:
T: fuerza tangencial aplicada y leída para cada valor de deformación y previamente
definido.
Ac: área transversal corregida. Al valor del lado de la muestra se le resta la
deformación obtenida y se multiplica por el lado que no sufrió deformación.
EL INFORME
Descripción del tipo de dispositivo utilizado en el ensayo.
Identificación y descripción de la muestra, incluyendo si el suelo es inalterado,
remoldeado, compactado o preparado por otros medios.
Contenido inicial de agua.
Peso unitario seco inicial y peso unitario húmedo inicial.
Espesor inicial.
Se deben registrar todos los datos básicos del ensayo, incluyendo el esfuerzo normal,
desplazamiento de corte y los valores correspondientes de la resistencia al corte
máximo y residual cuando se indique, así como los cambios de espesor de la muestra.
Para cada probeta de ensayo se debe elaborar la curva esfuerzo de corte y
deformación unitaria en un grafico con escala aritmética.
Debe prepararse, igualmente, un grafico que incluya los valores para las tres probetas
de las fuerzas normales contra la resistencia al corte y determinar, a partir del mismo,
los valores efectivos del ángulo de fricción “φ”, y de la cohesión “C”.
ENSAYO DE CORTE DIRECTO
Tipo de ensayo: _______ Fecha __________Peso húmedo: _________ Constante del anillo de carga: 0.03 Kg.Peso seco: ____________ Volumen del molde: ________Humedad: ____________ Altura del molde: __________Gravedad especifica: _________ Lado del molde: ___________Area del molde: ____________ Sondeo __________
Deform.
10-2 mm.
Carga aplicad
a
Deform.(cm)
Lado corre. (cm)
Area correg. (cm2)
Carga (Kg.)
Esf. Cortante
(Kg. / cm2)
Deform. Unitar
(100%)(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8)