PRÁCTICA # 1 ENSAYO DE PERFORACION Y SONDEOS

ENSAYO DE LABORATORIO SEGÚN NORMAS: INVIAS E-101-07, E-102-07, E-

111-07 Y/O E-170-07

1. OBJETIVO

El muestreo e identificación de materiales del subsuelo implica técnicas imples y

complejas acompañadas de procedimientos e interpretaciones diferentes, las

cuales están influenciadas por condiciones geológicas y geográficas, por el

propósito de la investigación y por los conocimientos, experiencia y entrenamiento

del Ingeniero.

Esta práctica describe un procedimiento para identificar suelos y se basa en el

sistema de clasificación unificada. La identificación se hace mediante un examen

visual y mediante ensayos manuales, lo cual debe indicarse claramente al elaborar

el respectivo informe.

Este método describe el procedimiento generalmente conocido como Ensayo de

Penetración Normal (Standard Penetration Test - SPT), para penetrar un

muestreador de tubo partido con el fin de obtener una muestra representativa del

suelo y una medida de la resistencia de dicho suelo, a la penetración del

muestreador.

Los valores establecidos en unidades SI deben considerarse como la norma.

Esta norma no pretende considerar todos los problemas de seguridad asociados

con su uso. Es responsabilidad de quien la emplee, el establecimiento de prácticas

apropiadas de seguridad y salubridad y la aplicación de limitaciones regulatorias,

con anterioridad a su uso.

Este método establece el procedimiento del ensayo de veleta en el terreno, en

suelos cohesivos blandos y saturados. Es necesario conocer la naturaleza del

suelo en el cual se ha de efectuar cada ensayo, para asegurarse de su aplicación

e interpretación.

Los valores se deben expresar en unidades SI.

Esta norma no considera los problemas de seguridad asociados con su uso. Es

responsabilidad de quien la emplee, establecer prácticas apropiadas de seguridad

y salubridad y determinar la aplicación de limitaciones regulatorias antes de su

uso.

2. MUESTRA

Es el ensayo más empleado en la realización de sondeos, y se lleva a cabo en el

fondo de la perforación.

Consiste en medir el número de golpes necesario para que se introduzca una

determinada profundidad una cuchara (cilíndrica y hueca) muy robusta (diámetro

exterior de 51 milímetros e interior de 35 milímetros, lo que supone una relación de

áreas superior a 100), que le permite tomar una muestra en su interior,

naturalmente alterada. El peso de la maza y la altura de la caída libre, están

normalizados, siendo de 63'5 kilopondios y 76 centímetros respectivamente La

toma u obtención de la muestra es como se conoce al procedimiento como se

recogen las partes, proporciones o elementos representativos de las partes,

porciones o elementos representativos de un terreno, a partir del cuales se realiza

un reconocimiento geotécnico del mismo.

El ensayo de corte con veleta consiste básicamente en colocar una veleta de

cuatro hojas dentro del suelo inalterado, y en girarla desde la superficie para

determinar la fuerza de torsión necesaria para lograr que una superficie cilíndrica

sea cortada por la veleta; con esta fuerza de corte se halla , entonces, la

resistencia unitaria de dicha superficie . Es de importancia básica que la fricción de

la varilla de la veleta y la del aparato sean tenidas en cuenta porque de otra

manera, la fricción sería inadecuadamente registrada como resistencia del suelo.

Las medidas de fricción bajo condiciones que no implican carga, como cuando se

emplea un vástago liso en lugar de la veleta, o una veleta que permita alguna

rotación libre de la varilla antes de someterla a carga, son satisfactorias

únicamente cuando el giro sea aplicado mediante un momento balanceado que no

se traduzca en empuje lateral. A medida que las fuerzas de torsión se hagan más

grandes durante un ensayo, un empuje lateral en el instrumento se traducirá en un

incremento de fricción no considerado en las lecturas iniciales sin carga. No se

recomiendan instrumentos que produzcan empuje lateral. La varilla de la veleta

debe tener suficiente rigidez para que no sufra torsión bajo condiciones de carga

plena, de lo contrario, se deberá hacer una corrección al dibujar las curvas de

Momento vs. Rotación.

3. EQUIPO A UTILIZAR

Equipo de perforación – Será aceptable cualquier equipo de perforación, de

potencia y características tales que produzca los resultados deseados. Los

siguientes aditamentos del equipo, se consideran satisfactorios para el avance de

una perforación en el subsuelo.

3.1.1 Se pueden emplear brocas o puntas cola de pescado, cincel, estrella, aguda,

etc., con diámetros menores de 162 mm (6.5") y mayores de 56 mm (2.2"), con

equipos de perforación o de percusión y lavado, rotatorio para abrir el orificio, o

ara el avance del revestimiento de perforación. Instituto Nacional de Vías E 111 –

3 Para evitar la alteración del suelo subyacente, no se permiten brocas o puntas

de descarga de fondo y solamente se permiten brocas de descarga lateral.

3.1.2 Las brocas ciegas apisonadoras cónicas, con diámetros menores de 162 mm

(6.5") y mayores de 56 mm (2.2"), se pueden emplear con equipos de rotación o

para el avance del revestimiento, si se desvía la descarga del lodo de perforación.

3.1.3 Las barrenas de espiral continua de vástago vacío, con o sin un dispositivo

de broca en el centro, pueden emplearse para perforar el hueco. El diámetro

interior de las barrenas de vástago vacío deberá ser menor de 162 mm (6.5") y

mayor de 56 mm (2.2").

3.1.4 Las barrenas u hoyadoras manuales, de cuchara sólida, carrera continua,

menores de 162 mm (6.5") y mayores de 56 mm (2.2") de diámetro, pueden

emplearse si el suelo del hueco no se derrumba formando cavidades y atascando

el toma muestras o los tubos de perforación durante el muestreo.

3.2 Varillas (tubería) para muestreo – Tubos de perforación de acero con uniones

para conectar el muestreador de tubo partido al cabezote y la guía, sobre los

cuales cae la pesa (martillo). El tubo para muestrear deberá tener una rigidez

(proporcional al momento de inercia) igual o mayor que el de una similar de

tamaño "A" ("A" es un tubo de acero con diámetro exterior de 41.2 mm = 1 5/8" y

un diámetro interior de 28.5 mm = 1 1/8").

3.3 Muestre ador de tubo partido – Deberá construirse con las dimensiones

indicadas en la Figura 2. La zapata guía o punta deberá ser de acero endurecido y

reemplazarse o repararse cuando se torne dentada o se distorsione. Se permite el

uso de una camisa interior delgada, para producir un diámetro interior constante

de 35 mm (1 3/8"), pero si se usa, esto deberá anotarse en el registro de la

perforación. Se permite el empleo de una canastilla retenedora de la muestra, lo

cual deberá anotarse en el registro.

3.4 Martinete o equipo de hincado

3.1.5 Martillo y cabezote – El martillo deberá pesar 63.5 ± 1 kg (140 ± 2 libras) y

deberá ser una masa metálica sólida y rígida. El martillo deberá golpear el

cabezote y poner en contacto el acero con el acero cuando cae. Se deberá

emplear una guía para permitir caída libre. Los martillos empleados con malacate

y cable, deberán tener una capacidad libre de levantamiento de por lo menos 100

mm (4"). Por razones de seguridad, se aconseja el empleo de un dispositivo de

martillo con cabezote interior.

3.1.6 Sistema de caída del martillo – Se puede emplear malacate o tambor, cable

de recorrido, semiautomático, o sistema automático de caída del martillo,

previendo que la caída del dispositivo no cause penetración del muestreador

mientras se ajusta y se levanta el martillo.

3.5 Equipo accesorio – Se deben proporcionar accesorios tales como marcadores,

recipientes para muestras, parafina, hojas para datos y dispositivos para medir el

nivel freático de acuerdo con las exigencias del Proyecto.

4. EQUIPO A UTILIZAR

4.1.1 Equipo de perforación: Será aceptable, cualquier equipo de perforación que

provea al momento del muestreo una adecuada y limpia abertura antes de la

inserción del muestreador y asegure que el ensayo de penetración se realice

sobre un suelo no perturbado. Las siguientes piezas de equipo han demostrado

ser adecuadas para el avance de un barreno en algunas condiciones de

superficie.

4.1.2 Broca de arrastre, corte y perforación: Con una geometría de menos de

0,162 m y mayor a 0,056 m en su diámetro, estos se pueden usar en conjunto con

los métodos de perforación de rotación de agujero abierto o perforación de avance

protegido. Para evitar perturbaciones del subsuelo, no son permitidas las brocas

de descarga inferiores, sólo laterales.

4.1.3 Broca de cono-rotación: Con una geometría de menos de 0,162 m y mayor a

0,056 m en su diámetro, estos se pueden usar en conjunto con los métodos de

perforación de rotación de agujero abierto o perforación de avance protegido si el

fluido de perforación de descarga es deflectado.

4.1.4 Barrena hueca de raspado continúo: Con o sin ensamble de broca central,

pueden ser utilizados para perforar el agujero. El diámetro interno de la barrena

hueca debe ser menos de 0,162 m y mayor que 0,056 m.

4.1.5 Barrena de mano, poste adora, sólida y continúa: Deben tener menos de

0,162 m y más de 0,056 m de diámetro si el suelo en el agujero no cabe dentro del

muestreador o las barras de muestreo durante la perforación.

4.1.6 Barras de muestreo: Barras de acero unidas con juntas deben usarse para

conectar el tubo partido con el ensamble de dirección-peso. La barra de muestreo

debe tener una rigidez (momento de inercia) igual o mayor que el de la barra “A”

de la pared paralela (una barra de acero que tiene un diámetro externo de

0,0412 m y un diámetro interno de 0,0285 m).

4.1.7 Muestreador de tubo partido: El muestreador debe ser construido con las

dimensiones indicadas en la Figura 2. La zapata de dirección debe ser de acero

templado y deberá ser remplazada o repuesta cuando aparezcan abolladuras o

torceduras. Se permite el uso de de alineadores para producir diámetro constante

de 0,035m, pero debe ser anotado en el registro Prueba de Penetración Estándar

F-36-00-01. El uso de una canasta de retención de muestras es permitido, y se

deberá anotar esto en este registro.

Figura 2 Muestreador Estándar

4.1 Ensamble de dirección-peso:

4.1.1 Martillo y yunque: El martillo debe pesar 63,5 kg ± 1 kg y debe ser una masa

metálica sólida y rígida. El martillo debe golpear el yunque y debe ser un contacto

de metal contra metal cuando se deja caer. Se debe usar una guía de caída libre

para el martillo. Martillos usados con el método del cabestrante y la cuerda,

deberán tener un sobreelevación de 0,1 m. Por razones de seguridad se

recomienda el uso de un ensamble de martillo.

4.1.2 Sistema de caída del martillo: Se puede usar los sistemas de caída de

cabestrante-cuerda, viaje, semiautomático y automático, el abastecimiento del

aparato de elevación no causará la penetración del muestreador mientras se

reacopla y levanta el martillo.

4.1.3 Equipo de accesorios: Accesorios como etiquetas, contenedores de

muestras, hojas de datos, y aparatos de medición de nivel freático deberán ser

provistos de acuerdo con los requerimientos del proyecto.

5. PROCEDIMIENTO ENSAYO

5.1 El barreno se debe avanzar en incrementos de manera que permita un

muestreo intermitente o continuo. Los intervalos y localización son generalmente

estipulados por el ingeniero. Típicamente, los intervalos son 0,15 m o menos en

estratos homogéneos con ensayos y muestreos con cada cambio de estrato.

5.1.1 Cualquier procedimiento de perforación que brinde un adecuado y estable

agujero antes de la inserción del muestreador y asegure que el ensayo de

penetración es realizado sobre un suelo inalterado será aceptado. Cada uno de

los siguientes procedimientos ha probado ser aceptable para ciertas condiciones

de subsuelo. Se deberán anticipar las condiciones del subsuelo para seleccionar

el método de perforación.

-Método de perforación a rotación de agujero abierto.

- Método de barrena de raspado continúo.

- Método de agujero lavado.

- Método de barrena sólida continúa.

5.1.2 Varios métodos de perforación producen agujeros inaceptables. No se debe

permitir el proceso de inyectar un chorro de agua a través del tubo abierto de un

muestreador y después muestrear a la profundidad deseada. No se debe usar el

método de barrena sólida continua para avanzar la perforación por debajo del nivel

freático o en casos de existencia de una capa que confine un estrato no cohesivo

que se tenga presión artesiana. No se debe encamisar por debajo del nivel a

muestrear antes de realizar el muestreo. El avance en la perforación no se debe

hacer con brocas de descargas inferiores.

5.1.3 El nivel del fluido de perforación dentro del agujero o barreno de raspado

hueco debe mantenerse al nivel donde se encuentra el agua subterránea o por

encima de éste todo el tiempo durante perforación, remoción de las barras de

perforación y muestreo.

5.2 Procedimiento de muestrear y examinar

5.2.1 Después de que el barreno ha avanzado a la elevación deseada de

muestreo y que los excesos han sido removidos, se prepara la prueba para la

siguiente secuencia de operaciones.

5.2.2 Agregue el muestreador de tubo partido a las barras de muestrear y bájelos

dentro del agujero. No permita que el muestreador caiga sobre el suelo a

examinar.

5.2.3 Posicione el martillo arriba y fije el yunque a la parte superior de las barras

de muestrear. Este se puede hacer antes de bajar las barras de muestrear y el

muestreador dentro del agujero.

5.2.4 Descanse el peso muerto del muestreador, barras, yunque y guía de peso

sobre la parte inferior del barreno y aplique golpe de asiento. Si aparecen muchos

residuos en la parte inferior del barreno, remueva el muestreador y las barras de

muestreo del barreno y remueva los residuos.

5.2.5 Marque las barras de perforación en tres incrementos sucesivos de 0,15 m,

de manera que el avance del muestreador por el impacto del martillo sea

fácilmente visible para cada uno de los incrementos.

5.2.6 Guíe al muestreador aplicando golpes de 63,5 kg del martillo y cuente el

número de golpes aplicados a cada incremento de 0,15 m hasta que ocurra alguna

de las siguientes situaciones:

5.2.7 Se aplican un total de 50 golpes durante cualquiera de los tres incrementos

de 0,15 m descritos en 7.2.

5.2.8 Un total de 100 golpes se han aplicado.

5.2.9 No se observa avance del muestreador después de 10 golpes.

5.2.10 El muestreador ha avanzado completamente los 0,45 m sin que se alcance

el límite de golpes mencionado en los puntos 5.2.7, 5.2.8 y 5.2.9. Anote el número

de golpes requerido para cada 0,15m de penetración. Los primeros 0,15 m son

considerados para asentar la dirección. La suma del número de golpes requerido

para los segundos y terceros 0,15 m de penetración se conoce como la

“resistencia de penetración estándar” o “valor N”. Si el muestreador se no alcanza

los 0,45 m, como se permite en los puntos 5.2.7, 5.2.8 y 5.2.9 el número de golpes

para cada 0,15m completos se debe anotar en el formulario “Prueba de

Perforación con Método Estándar F-36-00-01” Para incrementos parciales, la

profundidad de penetración se deberá reportar a los 0,025 m más cercano en

adición al número de golpes. Si el muestreador avanza por debajo de la parte

inferior del barreno bajo el peso propio estático de las barras de perforación o de

las barras de perforación más el peso estático del martillo, esta información se

debe anotar ser anotada en el formulario “Prueba de Perforación con Método

Estándar F-36-00-01”

5.2.11 El levantamiento y liberación del martillo de 63,5 kg debe ser cumplido

siguiendo alguno de los siguientes métodos:

5.2.11.1 Usando un sistema de martillo de gatillo, automático, o semiautomático

que levante el martillo de 63,5 kg y que permita soltarlo 0,76 m ± 0,025 m sin

obstáculos.

5.2.11.2 Usando un cabestrante para jalar la cuerda fijada al martillo. Cuando el

sistema del cabestrante con cuerda se utiliza, debe usarse conforme a:

5.2.11.3 El cabestrante debe estar libre corrosión, aceite o grasa y tener un

diámetro en el rango de 0,15m a 0,25m.

5.2.11.4 El cabestrante debe operar a una velocidad mínima de rotación

5.2.11.5 No más de 2 ¼ de vueltas de la cuerda se enrolla en el cabestrante

durante el ensayo, como se muestra en la Figura 1.

5.2.11.6 Por cada golpe del martillo, el operador levantará 0,76 m y liberará el

martillo. La operación de levantamiento y liberación será realizada de una manera

rítmica sin sostener la cuerda al llegar al tope de altura.

5.2.12 Recoja el muestreador en la superficie y ábralo. Registre el porcentaje de

recuperación o la longitud de muestra recuperada. Describa la muestra de suelo

recuperada en cuanto a composición, color, estratificación y condición, luego

coloque una o más muestras representativas dentro las bolsas o de los

contenedores sellados que resguarden la humedad, sin sobre presionar o

distorsionar alguna estratificación aparente. Selle cada contenedor para prevenir la

evaporación de la humedad del suelo. Adjunte a cada bolsa o contenedor,

etiquetas que indiquen la designación del trabajo. Proteja las muestras contra

cualquier cambio extremo de temperaturas. Si hay algún cambio de suelo dentro

del muestreador, coloque cada uno en un contenedor e indique su localización

dentro del tubo del muestreador.

6. TOMA DE INFORMACION

6.1La información de perforación debe ser anotada en campo y debe incluir lo

siguiente:

6.1.1 Proyecto y Lugar.

6.1.2 Fecha.

6.1.12 Muestra, Numero de Golpes, N Spt, Recuperación y Observaciones.

6.1.3 Hora de Inicio y Hora de Finalización.

6.1.4 Puntos de GPS.

6.1.5 Elevación.

6.1.6 Número de perforación.

6.1.7 Profundidad.

6.1.8 Nivel Freático.

6.1.9 Tipo de Maquina.

6.1.10 Observaciones.

6.1.11 Observaciones.

Cálculos

Para este método estandarizado no se debe realizar ningún cálculo.

Palabras claves

Conteo de golpes, ensayo in situ, resistencia a la penetración, muestreo con tubo

partido, ensayo de penetración estándar.

7. ANALISIS DE RESULTADOS

-Precisión: Un estimado válido de precisión del ensayo no ha sido determinado por

el costo que implica realizar los laboratorios de campo necesarios.

-Errores sistemáticos: Debido a que no existe material de referencia para este

método, no puede haber declaraciones de errores sistemáticos.

-Variaciones en el Valor N de 100 % o más se han observado cuando se utilizan

diferentes aparatos de ensayo y perforadoras para barrenos adyacentes en el

mismo suelo. La opinión actual, basada en experiencias de campo, indica que al

utilizar el mismo aparato y perforadora, los Valores de N obtenidos en campo

difieren en un 10%. 10.4 El uso de equipo inadecuado, como yunques demasiados

masivos, cabestrantes oxidados, cabestrantes de baja velocidad, cuerdas

aceitosas y viejas o cuerdas de fibra muy masiva y mal lubricada, pueden

contribuir significativamente a diferencias de Valores N obtenidos entre el

operador y el equipo de perforación.

-La variabilidad en Valores N producidos por los distintos equipos de perforación y

operadores, puede ser reducida midiendo la parte de la energía del martillo que se

traspasa a las barras de perforación del muestreador y ajustando N con base en

una comparación de energías.

8. CONCLUSIONES

-En estos casos se encontró una buena concordancia entre la estratigrafía del tipo

de suelo obtenida a partir del ensayo de CPT y la obtenida en los sondeos testigo.

-Los ensayos de CPT permitieron obtener un grado de detalle mucho mayor de la

estratigrafía del subsuelo que los ensayos de SPT, posibilitando identificar

pequeños mantos con diferentes tipos de suelo.

-En los preliminares se debe hacer una buena correlación de la muestra como dice

la norma para evitar que pierda sus características.

-Es importante examinar físicamente las muestras obtenidas con la SPT en suelos

granulares. Las variaciones en las clasificaciones de los suelos granulares son

mayores que aquellas provenientes de otras formaciones de suelos. Las

descripciones de dichos suelos contenidas en los registros de sondeo deben ser

verificadas.

PRÁCTICA # 2 ENSAYOS EN SITU

ENSAYO DE LABORATORIO SEGÚN NORMAS: INVIAS E-102-07.

1. OBJETVOS

-Esta práctica describe un procedimiento para identificar suelos y se basa en el

sistema de clasificación unificada. La identificación se hace mediante un examen

visual y mediante ensayos manuales, lo cual debe indicarse claramente al elaborar

el respectivo informe.

- Cuando se requiera una identificación precisa de suelos para usos con fines de

Ingeniería, se deberán usar los procedimientos descritos en los sistemas

corrientes de clasificación.

-En esta práctica, la parte de la identificación que asigna un símbolo y un nombre

al grupo se limita a las partículas menores de 75 mm (3").

-La porción del suelo identificable con esta norma está limitada a suelos que se

presentan naturalmente, pero puede también usarse como sistema descriptivo de

materiales como los esquistos, las arcillolitas, las conchas, la roca triturada, etc.

1.2 La información descriptiva de esta norma puede usarse con los demás

sistemas de clasificación de suelos o para materiales diferentes a los suelos que

se presentan de manera natural.

1.3 Esta norma puede incluir materiales, así como operaciones y equipos que

ofrecen algún riesgo, pero no pretende dar directrices en relación con los

problemas asociados con su empleo, y es responsabilidad de quien la use,

consultar y establecer las prácticas apropiadas de seguridad y sanidad, y

determinar la aplicabilidad de las mismas. En cuanto a precauciones específicas,

éstas pueden leerse más adelante.

2. MUESTRA

2.1 La muestra deberá ser considerada como representativa de la capa de la cual

se obtuvo mediante un procedimiento normalizado y aceptado. Instituto Nacional

de Vías E 102 – 7 Preferiblemente, los procedimientos de ensayo deberán

identificarse como efectuados de acuerdo con las prácticas normales del INV.

2.2 Las muestras se deberán identificar cuidadosamente con respecto a su origen.

Las anotaciones concernientes al origen deberán incluir un número para la

perforación así como un número para la obra; referirse a un estrato geológico y a

un horizonte pedológico, contener una descripción del lugar y relacionar su

localización con respecto a una referencia permanente como por ejemplo un

sistema de alcantarillado. Deberá asignársele, además, un número de estación

con respecto a un eje, así como la profundidad y cota de la cual se obtuvo.

2.3 Para su descripción e identificación exacta, la cantidad mínima de la muestra

que se debe examinar estará de acuerdo con la siguiente relación:

Si se encuentran partículas distribuidas al azar y que significativamente sean

mayores que las partículas de la matriz del suelo, esta última deberá describirse e

identificarse cuidadosamente de acuerdo con la lista precedente.

2.4 Cuando la muestra que está siendo examinada sea más pequeña que la

cantidad mínima recomendada, el informe deberá incluir una anotación apropiada

con respecto a esta situación. Las muestras son proporciones relativas del terreno

que se extraen para la realización de ensayos de laboratorio. Dependiendo de la

forma de extracción pueden clasificarse en dos tipos:

a) Muestras alteradas: conservan solo algunas de las propiedades de terreno en

su estado natural.

b) Muestras inalteradas: conserva, al menos teóricamente, las mismas

propiedades del terreno “IN SITU”.

3. MARCO TEORICO

El ensayo permite obtener la densidad de terreno y así verificar los resultados

obtenidos en faenas de compactación de suelos, en las que existen

especificaciones en cuanto a la humedad y la densidad.

Entre los métodos utilizados, se encuentran el método del cono de arena, el del

balón de caucho e instrumentos nucleares entre otros.

Tanto el método del cono de arena como el del balón de caucho, son aplicables en

suelos cuyos tamaños de partículas sean menores a 50 mm. y utilizan los mismos

principios, o sea, obtener el peso del suelo húmedo (P hum) de una pequeña

perforación hecha sobre la superficie del terreno y generalmente del espesor de la

capa compactada. Obtenido el volumen de dicho agujero (Vol. Exc), la densidad

del suelo estará dada por la siguiente expresión:

γ hum = P hum / Vol. Exc ( grs/cc )

Si se determina luego el contenido de humedad (w) del material extraído, el peso

unitario seco será:

γ seco = γ hum / ( 1 + w ) ( grs/cc )

4. EQUIPO A UTILIZAR

-Navaja de bolsillo o espátula pequeña.

-Un pequeño tubo de ensayo con tapón (o jarra con tapa).

-Lupas de mano pequeñas.

Es el método lejos más utilizado. Representa una forma indirecta de obtener el

volumen del agujero utilizando para ello, una arena estandarizada compuesta por

partículas cuarzosas, sanas, no cementadas, de granulometría redondeada y

comprendida entre las mallas Nº 10 ASTM (2,0 mm.) y Nº 35 ASTM (0,5 mm.).

- Equipo necesario.

- Aparato cono de arena, compuesto por una válvula cilíndrica de 12,5 mm. De

abertura, con un extremo terminado en embudo y el otro ajustado a la boca de un

recipiente de aproximadamente 4 lts. De capacidad. El aparato deberá llevar una

placa base, con un orificio central de igual diámetro al del embudo

- Arena estandarizada, la cual deberá ser lavada y secada en horno hasta masa

constante. Generalmente se utiliza arena de Ottawa, que corresponde a un

material que pasa por la malla Nº 20 ASTM (0,85 mm.) y queda retenida en la

malla Nº 30 ASTM (0,60 mm.).

- Dos balanzas, de capacidad superior a 10 kgs. y 1000 grs., con precisión de 1 gr.

y de 0,01 gr. Respectivamente.

- Equipo de secado, podrá ser un hornillo o estufa de terreno.

- Molde patrón de compactación de 4” de diámetro y 944 CC. De capacidad.

- Herramientas y accesorios. Recipientes herméticos con tapa, martillo, cincel,

tamices, poruña, espátula, brocha y regla metálica.

5. PROCEDIMIENTO ENSAYO

5.1 Usando el examen visual y mediante ensayos manuales simples, esta Norma

da los criterios para describir e identificar los suelos.

5.2 Al suelo puede dársele una identificación asignándole un (os) símbolo (s) de

grupo y un nombre. Los diagramas de flujo para suelos de grano fino (Figuras 1a y

1b) y para suelos de grano grueso (Figura 2) se pueden usar para asignar los

símbolos de grupo y nombres apropiados. Si el suelo tiene propiedades que no lo

colocan claramente dentro de un grupo específico, pueden usarse símbolos

"fronterizos". Es necesario hacer una distinción entre dobles símbolos y símbolos

fronterizos.

5.2.1 Doble símbolo – Un doble símbolo corresponde a dos símbolos separados

por un guion, por ejemplo: GP -GM, SW-SC, CL-ML, los cuales se usan para

indicar que el suelo tiene propiedades para las cuales se requieren los dos

símbolos. Estos se necesitan cuando el suelo tiene finos entre 5 y 12 % o cuando

la coordenada del límite líquido y del índice plástico caen en el área CL-ML de la

carta de plasticidad.

5.2.2 Símbolo Fronterizo – Un símbolo fronterizo corresponde a dos símbolos

separados por una diagonal, por ejemplo: CL/CH, GM/SM, y deberá usarse para

indicar que el suelo que ha sido identificado tiene propiedades que no lo colocan

de manera definitiva dentro de ningún grupo específico.

6. TOMA DE INFORMACION

7. ANALISIS DE RESULTADOS

-Generalmente es deseable contar con una arena uniforme o de un solo tamaño

para evitar problemas de segregación, de modo que con las condiciones de

vaciado pueda lograrse la misma densidad, del suelo que se ensaya.

-En el momento de ensayo en terreno, se debe evitar cualquier tipo de vibración

en el área circundante, ya que esto puede provocar introducir un exceso de arena

en el agujero.

-En suelos en que predominan las partículas gruesas es recomendable determinar

la humedad sobre el total del material extraído.

8. CONCLUSIONES

PRÁCTICA # 4 GRANULOMETRÍA POR TAMIZADO

ENSAYO DE LABORATORIO SEGÚN NORMAS: NTC - 1522 Y/O INVIAS E-

123-07.

1. OBJETIVO

Esta norma establece el procedimiento que debe seguirse en las operaciones de

tamizado de suelos, con el fin de determinar su composición granulométrica.

Establecer la determinación cuantitativa de la distribución de tamaños de

partículas de suelo.

Establecer el método para determinar los porcentajes de suelo que pasan por los

distintos tamices de la serie empleada en el ensayo, hasta el de 75 μm (No.200).

2. MUESTRA

Grava de color café claro, con bastantes arcillas, olor a humedad, de forma

irregular, se puede clasificar como una grava media.

2.1 Según sean las características de los materiales finos de la muestra, el análisis

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

de separar los finos por lavado. Si la necesidad del lavado no se puede determinar

por examen visual, se seca en el horno una pequeña porción húmeda del material

y luego se examina su resistencia en seco rompiéndola entre los dedos. Si se

puede romper fácilmente y el material fino se pulveriza bajo la presión de aquellos,

entonces el análisis con tamices se puede efectuar sin previo lavado.

2.2 Se prepara una muestra para el ensayo como se describe en la norma INV E –

106, la cual estará constituida por dos fracciones: Una retenida sobre el tamiz de 2

mm (No.10) y otra que pasa dicho tamiz. Ambas fracciones se ensayarán por

separado.

2.3 La masa del suelo secado al aire y seleccionado para el ensayo, como se

indica en la norma INV E – 106, será suficiente para las cantidades requeridas

para el análisis mecánico, como sigue:

2.3.1 Para la porción de muestra retenida en el tamiz de 2 mm (No.10) la masa

dependerá del tamaño máximo de las partículas de acuerdo con la Tabla 1.

2.3.2 El tamaño de la porción que pasa tamiz de 2 mm (No.10) será

aproximadamente de 115 g, para suelos arenosos, y de 65 g para suelos

arcillosos y limosos.

2.4 En la norma INV E – 106, se dan indicaciones para la pesada del suelo secado

al aire y seleccionado para el ensayo, así como para la separación del suelo sobre

el tamiz de 2 mm (No.10) por medio del tamizado en seco, y para el lavado y

pesado de las fracciones lavadas y secadas retenidas en dicho tamiz.

De estas dos masas, los porcentajes retenido y que pasa el tamiz de 2 mm

(No.10), pueden calcularse de acuerdo con la Sección 6.1.

Se puede tener una comprobación de los pesos, así como de la completa

pulverización de los terrones, pesando la porción de muestra que pasa el tamiz de

2 mm (No.10) y agregándole este valor al peso de la porción de muestra lavada y

secada en el horno, retenida en el tamiz de 2 mm (No.10).

3. MARCO TEORICO

ANALISIS GRANULOMETRICO DE LOS SUELOS

Los granos que conforman en suelo y tienen diferente tamaño, van desde los

grandes que son los que se pueden tomar fácilmente con las manos, hasta los

granos pequeños, los que no se pueden ver con un microscopio. El análisis

granulométrico al cuál se somete un suelo es de mucha ayuda para la

construcción de proyectos, tanto estructuras como carreteras porque con este se

puede conocer la permeabilidad y la cohesión del suelo. También el suelo

analizado puede ser usado en mezclas de asfalto o concreto. Los Análisis

Granulométricos se realizaran mediante ensayos en el laboratorio con tamices de

diferente enumeración, dependiendo de la separación de los cuadros de la maya.

Los granos que pasen o se queden en el tamiz tienen sus características ya

determinadas. Para el ensayo o el análisis de granos gruesos será muy

recomendado el método del Tamiz; pero cuando se trata de granos finos este no

es muy preciso, porque sele es más difícil a la muestra pasar por una maya tan

fina; Debido a esto el Análisis granulométrico de Granos finos será bueno utilizar

otro método.

4. EQUIPO A UTILIZAR:

4.1 Una balanza.

4.2 Tamices de malla cuadrada:

75 mm (3") 2.00 mm (No.10)

50 mm (2") 850 μm (No.20)

37.5 mm (1-1/2") 425 μm (No.40)

25 mm (1") 250 μm (No.60)

19.0 mm (3/4") 106 μm (No.140)

9.5 mm (3/8") 75 μm (No.200)

4.75 mm (No.4)

Se puede usar, como alternativa, una serie de tamices que, al dibujar la gradación,

dé una separación uniforme entre los puntos del gráfico. Esta serie estará

integrada por los siguientes:

50.8 mm (2")

37.5 mm (1 1/2") 600 μm (No.30)

25.4 mm (1")

19.0 mm (3/4") 300 μm (No.50)

9.5 mm (3/8") 150 μm (No.100)

4.3 Horno – Capaz de mantener temperaturas uniformes y constantes hasta de

110 ± 5 °C (230 ± 9 °F).

4.4 Envases – Adecuados para el manejo y secado de las muestras.

4.5 brocha – Para limpiar las mallas de los tamices.

5. PROCEDIMIENTO DE ENSAYO

FRACCION GRANULAR GRUESA

Primero que todo la fracción granular gruesa se pesa en la balanza y el peso se

anota en la hoja de registro 5.1. Luego de lleva a cabo el tamizado para separar

las diferentes partículas 2´, 1 ½´, 1´, ¾´, 3/8´, ¼´, y No 4, comenzando en orden

decreciente, teniendo en cuenta de no mezclar las partículas tamizadas. Al mismo

tiempo de tara una ponchera en la balanza de 20Kg de capacidad y 1gr de

sensibilidad. Y se determina el peso de cada fracción retenida. Se debe verificar

que la suma de los pesos retenidos en cada tamiz de igual al peso de la Fracción

Granular gruesa, con una tolerancia de 0.5%.FRACCION GRANULAR FINAS e

toma todo el material pasante el tamiz No 4 (Ba), se pesa en la balanza de 20kg y

sea nota en la hoja se registró 5.1. Se vierte la muestra en el Tamiz No 200,

teniendo el cuidado de no perder el material. Luego se elimina las partículas

inferiores al Tamiz No200 (limo, arcilla y coloides) lavando el material. Hasta que

el agua salga limpia y clara. No se debe remover el material con las manos dentro

del tamiz. Todo el material retenido en el Tamiz No 200 será arena, ya que los

finos fueron lavados, se coloca en un recipiente, teniendo en cuenta de no dejar

material adherido en el tamiz. Se pasa el material a un recipiente tarado y lavador.

Se descanta el agua y se seca la muestra en el horno a una temperatura

constante por 24 horas aprox. Luego se deja enfriar y se separa por medio de

tamices No 10, No 20, No 40, No 60, No 140, No 200. Se pesan las fracciones

retenidas en cada uno de tamices.

6. TOMA DE INFORMACION

Utilizar el formato sugerido por el Laboratorio de Suelos de la Universidad, para

esta práctica.

TAMIZ PORCENTAJE QUE PASA Normal Alterno BG-1 BG-2 37.5 mm 25.0 mm 19.0 mm 9.5 mm 4.75 mm 2.0 mm 425 m 75 m

1 1/2" 1

3/4" 3/8" No.4

No.10 No.40 No.200

100 70-100 60-90 45-75 30-60 20-45 10-30 5-15

- 100

70-100 50-80 35-65 20-45 10-30 5-15

   

  ANÁLISIS GRANULOMETRICO  

   

                 

Descripción SUB BASE GRANULAR   Muestra Número 001  

Fuente

CAMPUS UNIVERSIDAD

MILITAR   Fecha Muestreo

MAY.24-

13  

Localización CAJICA       Fecha Ensayo MAY.24-13

OBRA    

   

  W MUESTRA INICIAL=

4168,

8

W MUESTRA

INICIAL= 4167,5  

Mm Tamiz Peso Retenido     % Retenido

% Pasa

Total  

               

63,50 2 1/2" ## 0,0 0,0 100  

50,80 2" 0,00 0,00 100,0  

37,50 1 1/2" 0,00 0,00 100,0  

25,40 1" 203,58 4,88 95,1  

19,00 3/4" 225,13 5,40 89,7  

9,50 3/8" 716,56 17,19 72,5  

4,75 No. 4 765,24 18,36 54,2  

2,00 No. 10 677,45 16,25 37,9  

  No. 20 492,07 11,80 26,1  

0,43 No. 40 399,31 9,58 16,5  

  No. 60 210,84 5,06 11,5  

  No. 140 411,96 9,88 1,6  

0,07 No. 200 48,68 1,17 0,4  

Fondo Fondo 16,70 0,40 0,0  

             

   

  HUMEDAD NATURAL  

   

   

  PESO MUESTRA HUMEDA 5252,6  

  PESO MUESTRA SECA   4168,8  

  % HUMEDAD 26,00  

   

Observaciones:                

                 

                 

                 

   

   

Elaboró Reviso

             

MARIO ALBERTO CHAGUALA SANCHEZ

ING MAURICI BERNAL

LOPEZ

Laboratorista Director de obra

CALCULOS

6.1.3 Para determinar el porcentaje total que pasa por cada tamiz, se divide la

masa total que pasa por la masa total de la muestra y se multiplica el resultado por

100.

6.2 Se calcula los pesos retenidos o parciales en cada tamiz.

Calcule los pesos acumulados.

Calcule el porcentaje retenido sobre cada tamiz con la siguiente expresión:

% Retenido = (Peso acumulado retenido en cada tamiz / Peso total) * 100.

Se calcula el porcentaje que pasa. Restando en forma acumulativa de 100% los

porcentajes retenidos sobre cada tamiz.

% Pasa – 100% Ret. Acumulado.

6.3 Porcentaje de humedad higroscópica – La humedad higroscópica se considera

Como la pérdida de masa de una muestra secada al aire cuando se seca

posteriormente al horno, expresada como un porcentaje de la masa de la muestra

secada al horno. Se determina de la manera siguiente.

= Humedad Higroscópica = (W-W1/W1)*100

Donde:

W = masa del suelo seco al aire, y

W1 = masa del suelo seco en el horno

7. ANALISIS DE RESULTADOS

7.1 El tamaño máximo de las partículas contenidas en la muestra es de 1”.

7.1.2 Los porcentajes retenidos y/o que pasan, para cada uno de los tamices

Utilizados.

7.1.3 Toda información adicional que se juzgue de interés. Los resultados se

presentarán: (1) en forma tabulada, o (2) en forma gráfica; siendo esta última

forma, la indicada cada vez que el análisis comprenda un ensayo completo de

sedimentación. Las pequeñas diferencias resultantes en el empate de las curvas

obtenidas por tamizado y por sedimentación, respectivamente, se corregirán en

forma gráfica.

7.2 Los siguientes errores posibles producirán determinaciones imprecisas en un

análisis granulométrico por tamizado.

7.2.1 Aglomeraciones de partículas que no han sido completamente disgregadas.

Si el material contiene partículas finas plásticas, la muestra debe ser disgregada

antes del tamizado.

7.2.2 Tamices sobrecargados. Este es el error más común y más serio asociado

con el análisis por tamizado y tenderá a indicar que el material ensayado es más

grueso de lo que es en realidad. Para evitar esto, las muestras muy grandes

deben ser tamizadas en varias porciones y las porciones retenidas en cada tamiz

se juntarán luego para realizar la pesada.

7.2.3 Los tamices han sido agitados por un periodo demasiado corto o con

movimientos horizontales o rotacionales inadecuados. Los tamices deben agitarse

de manera que las partículas sean expuestas a las aberturas del tamiz con varias

orientaciones y así tengan mayor oportunidad de pasar a través de él.

7.2.4 La malla de los tamices está rota o deformada; los tamices deben ser

frecuentemente inspeccionados para asegurar que no tienen aberturas más

grandes que la especificada.

7.2.5 Pérdidas de material al sacar el retenido de cada tamiz.

7.2.6 Errores en las pesadas y en los cálculos.

8. CONCLUSIONES

Identificar el procedimiento que debe seguirse en las operaciones de tamizado de

suelos, con el fin de determinar su composición granulométrica.

Ser capaz de cuantitativa de la distribución de tamaños de partículas de suelo.

Reconocer el método para determinar los porcentajes de suelo que pasan por los

distintos tamices de la serie empleada en el ensayo, hasta el de 75 μm (No.200).

Reconocer y aplicar adecuada mente la normas ASTM D 422-63 (Re aprobada

1998) y AASHTO T 88 00 (2004) en el día a día en nuestra vida profesional.

PRACTICA No.5

ANALISIS GRANULOMETRICO POR HIDROMETRONORMA INV. E-124-07

Objetivo General

Realizar el ensayo de Granulometría por el método del hidrómetro, en el cual determinaremos el diámetro las partículas y con qué velocidad se desplazan al fondo en el recipiente.

Objetivos específicos

Conocer la norma que rige los ensayos de granulometría en este caso la norma INVIAS E- 124-0.

Conocer el procedimiento que debe seguirse en las operaciones de determinación del porcentaje de partículas de suelo dispersados con el fin de determinar su composición por tamaños basados en la ley de Stokes.

Establecer la determinación cuantitativa de la distribución de tamaños de partículas finas de suelos.

Equipos

Balanza

Tamices

Aparato agitador

Hidrómetro

Cilindro de vidrio para sedimentación

Termómetro de inmersión

Coronó metro o reloj

Horno

Cuarto de temperatura constante

Recipientes.

Materiales:

Agente dispersante

Agua desmineralizada o destilada

La separación de la muestra para aplicar el método escrito en esta norma puede hacerse en el tamiz número cuatro (4.75 mm) en el número 40 (425 um), o en el tamiz número 200 (75 um).

Para la realización de este ensayo podemos tomar una muestra pasa tamiz número 40 de 100g o pasa tamiz número 200 de 50g.

Utilizamos un agente des floculante, (hexametafosfato de sodio) al 4%, éste se usa con el fin de garantizar que la muestra no se convierte en grumos.

Tomamos los 50 gramos de la muestra de suelo en un vaso precipitado y agregamos 40 gramos de hexametafosfato de sodio al 4%, introducimos esta mezcla en un vaso de dispersión y lo yo vamos a al aparato agitador durante el tiempo de un minuto luego de esto lo dejamos por 24 horas.

Después de las 24h, se introduce la muestra en una probeta de 1000ml y se agita con un agitador manual durante un minuto. Se debe agitar por 60 ciclos.

Para este ensayo vamos a utilizar el hidrómetro 152 H

El cual debe estar debidamente calibrado.

Introducimos el hidrómetro en la probeta que contienen la muestra y procedimos a tomar las lecturas.

Datos de laboratorio:

HIDROMETRO 152 H

Defloculante

Hexametafosfato de Sodio

AL 4% PH 8-9

Peso de la muestra 50

Recipiente # 21

Peso recipiente 105,08

Peso recipiente + suelo seco 152,41

Peso suelo seco Gs 47,33

Tamaño max (mm) PASA 40 (425um)

El suelo que se trabaja en esta práctica es el mismo que se utilizó en el laboratorio 3, en el cual tenemos un Gs=2,37

Para continuar con del ensayo debemos tener en cuenta las siguientes correcciones:

CORRECCIÓN POR MENISCO: Cm=1,0g / l

En este caso el hidrómetro utilizar es el hidrómetro tipo 152 H: = 1,0 g/l

CORRECCIÓN POR TEMPERATURA:Ct=0,0g / l

En este ensayo la muestra se introdujo en un baño Tormo estático manteniendo la temperatura a 20°C, por esta razón podemos tomar la la corrección por temperatura de la tabla 2 de la norma INVIAS 124.

CORRECCIÓN POR AGENTE DISPERSANTE Y POR DESPLAZAMIENTO DEL PUNTO CERO: Cd

Cd=τ ´+Cm+¿−Ct

τ ´=lecturadel hidrómetro , enaguadefloculanteúnicamente

Cd=8,0 g/ l+1g /l+¿−0

Cd=9 g/ l

Calculos

Lectura del hidrómetro corregida: R

R=R ´+Cm

R' = lectura del hidrómetro no corregido (experimental)

Cm = corrección por menisco (1 g/litro para hidrómetro tipo 152H)

R=50+1R=51

Cálculo del diámetro de las partículas (D)

De acuerdo con la ley de Stokes.

D=√ [ 30η981 (Gs−1 ) γw ]∗L

T

D = Diámetro máximo de grano en milímetros

η = coeficiente de viscosidad del medio de suspensión

L = distancia desde la superficie de la suspensión hasta el nivel del cual la densidad de la suspensión está siendo medida, en mm. Esta distancia se conoce como profundidad efectiva (tabla 1).

T = tiempo transcurrido desde el comienzo de la sedimentación hasta la toma de la lectura, en minutos.

Gs = Gravedad específica de las partículas de suelo.γw=¿Gravedad específica del agente de suspensión.

También podemos calcular el diámetro con la siguiente ecuación:

D=K∗√[ LT ]Dónde:

L=¿Profundidad efectiva en mm.

T=¿Tiempo transcurrido en minutos.

K=¿Constante para facilitar el cálculo, la cual depende del Valor de la gravedad específica del suelo y de la temperatura de la suspensión. Estos valores se encuentran en la tabla 3 norma INVIAS 124.

K=√[ 30η981 (Gs−1 ) γw ]

K=√[ 30(0,1)981 (2,37−1 )1 g/cm3 ]K=√[ 3

1343,97 ]K=0,0472

D=K∗√[ LT ]D=0,0472∗√[ 79

1 ]D=0,41mm

Calculo del porcentaje más fino al tamaño D o porcentaje de suelo en suspensión.Para calcular este porcentaje utilizamos la siguiente ecuación la cual es dada de acuerdo al tipo de hidrómetro utilizado en este caso el hidrómetro 152 H.

%mas fino=Rcorre∗αW 0

∗100

Rcorre=¿ Lectura corregida.

α=¿ Factor de corrección por gravedad específica.

W 0=¿ Masa de la muestra de suelo secado al horno.

Lectura del hidrómetro corregido se calcula la siguiente forma:

Rcorre=R−Cd±C t

Rcorre=51−9±0

Rcorre=42

Donde

α=

2.6500−1.0002.6500

∗G s

Gs−1.000

α=

2.65−1.02.65

∗2,37

2,37−1.0

α=1,07

Reemplazando en la ecuación tenemos:

%mas fino=Rcorre∗αW 0

∗100

%mas fino=51∗1,0747.33

∗100

%mas fino=94,95

Corrección por menisco Cm 1 g/lCorrección por desflocula Cd 8 g/l como el Gs es = 2,37 verificamos en la tabla 3 el K

α 1.07peso suelo 47.33

RcorregidaTIEMPO TEMP R' τ' Ct Cd R R-Cd+Ct L K D PASA

min ⁰C g/l g/l g/l g/l g/l g/l cm mm %0 21.2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1001 21.2 50 8 0 9 51 42 79 0.047 0.418 94.9503492 21.2 48 8 0 9 49 40 84 0.047 0.305 90.4289035 20 44 8 0 9 45 36 89 0.047 0.198 81.386013

15 20 41 8 0 9 42 33 94 0.047 0.118 74.60384530 20 38 8 0 9 39 30 99 0.047 0.085 67.82167860 20 33 8 0 9 34 25 107 0.047 0.063 56.518065

120 20 31 8 0 9 32 23 111 0.047 0.045 51.996619

0.0100.1001.0000

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

f(x) = 17.6779101214733 ln(x) + 110.075612178399

Series2Logarithmic (Series2)

Diametro mm

% Pa

sa

De acuerdo a la tabla anterior porcentaje de arcillas (<0.075 mm)Limos y Arcillas = 67,28%.

De acuerdo a la tabla anterior porcentaje de limos (>0.075mm) Arenas = 32,72 %.

Conclusiones

En este ensayo se determina la distribución de tamaño de las partículas de las fracciones finas de los suelos menores a 0.075mm.

Para este suelo podemos ver que la mayoría de sus partículas (67,28%) son mayores a 0.002mm por lo cual es posible que se trate de un limo, lo que debe ser comprobado mediante las pruebas índice.

ENSAYO DE PROCTOR MODIFICADO # 8

NORMA INV E- 141 e INV E- 142

Los procedimientos de laboratorio para compactación de suelos más conocidos son el proctor estándar y proctor modificado (Normas INV E- 141 e INV E- 142. Estos ensayos son utilizados para reducir el porcentaje de vacíos de un suelo y mejorar sus propiedades mecánicas como la resistencia al corte, la compresibilidad y el potencial de expansión, de compactación de suelos, a fin de garantizar una estructura de máxima densidad que presente deformaciones mínimas cuando se somete a diferentes cargas.

Los ensayos de compactación en laboratorio proctor; establecen la relación entre el peso unitario seco y contenido de humedad ideal que alcance la densidad o peso unitario máximo.

En este ensayo utilizaremos el método D

Este método de ensayo se aplica a mezclas de suelos que tiene n el 40% o menos retenido en el tamiz de 4.75mm (No 4) al usar los Métodos A o B, y

30% o menos de retenido en el tamiz de 19mm (3/4") cuando se emplee el Método C o el D. El material retenido en estos tamices deberá ser definido como sobre tamaños (partículas gruesas).

MATERIAL UTILIZADO

Recebo secado al horno

Disgregado manual

Material que pasa por el tamiz ¾ 4,5kg

Proctor Modificado.

Para el ensayo del proctor modificado se debe tener en cuenta cuatro métodos A, B, C y D los cuales dependen de la Granulometría el suelo o del tamaño de las partículas del mismo.

Para este ensayo utilizaremos el método D

Tomamos una cantidad de material.

7700gr a este material le agregamos el 5% de humedad.

Para el 5% de humedad.

Δw=ww

w+1∗w %

Δw=385mili

Recipiente # 7

Peso = 45,57gr

Peso del recipiente + suelo húmedo = 288,39

Peso del recipiente + suelo seco = 276,13

Para el 7%n de humedad

7334,8gr

Δw=ww

1+w∗wd−wn

Δw= 7334,81+0,05

∗0,07−0,05

Δw=139,71mili

Recipiente # 22

Peso = 42,95gr

Peso del recipiente + suelo húmedo = 359,94

Peso del recipiente + suelo seco = 339,53

Para el 9% de humedad.

7356,3

Δw= 7356,31+0,07

∗0,09−0,07

Δw=137,50mili

Recipiente # 2

Peso = 70,07gr

Peso del recipiente + suelo húmedo = 313,70

Peso del recipiente + suelo seco = 293,42

Para el 11% de humedad.

7118,5

Δw= 7118,51+0,09

∗0,11−0,09

Δw=130,6mili

Recipiente # 38

Peso = 33,96gr

Peso del recipiente + suelo húmedo = 406,78

Peso del recipiente + suelo seco = 373,75

Energía de compactación.

Ec=WHNnV

Ec=(5 kg ) (0,305cm )(3)(56)

2118,59

Ec=0,12kg

cm2

Muestra

Compactación de material

CÁLCULOS

Para la realización de los cálculos del laboratorio se utilizaron las siguientes formulas:

Calcúlese la humedad y el peso unitario seco del suelo compactado para cada prueba, así:

w= A−BB−C

∗100

γ d=γ h

w−100∗100

Dónde:

w = Porcentaje de humedad en la muestra con base en el peso seco del suelo en el horno.

A = Peso del recipiente y del suelo húmedo.

B = Peso del recipiente y del suelo seco.

C = Peso del recipiente.

= Peso unitario seco, en Kg. /m3 (lb. /pie3) del suelo compactado.

= Peso unitario húmedo, en Kg. /m3 (lb. /pie3) del suelo compactado.

PESO ESPECIFICO

EnsayoPeso del Molde gr)

Peso molde +

Sh gr

Peso Sh gr

Volumen del Molde cm3

Densidad Humedad gr/cm3

1 2824,6 7273,3 4448,7 2119,78187 2,099

2 2824,6 7444,3 4619,7 2119,78187 2,179

3 2824,6 7558,09 4733,49 2119,78187 2,233

4 2824,6 7460,5 4635,9 2119,78187 2,187

CONTENIDO DE HUMEDAD

Numero de recipiente

Peso del recipiente

(gr)

Peso recipiente + Sh (gr)

Peso recipiente +Sc (gr)

Peso del Sc (gr) Peso del

Agua (gr)

Contenido de

humedad %

Peso unitario Seco

(gr/cm3)

7 45,57 288,39 278,30 232,73 10,09 4,34 2,011

22 42,95 349,94 330,94 287,99 19,00 6,60 2,044

2 60,07 313,7 293,7 233,63 20,00 8,56 2,057

38 32,96 406,78 370,7 337,74 36,08 10,68 1,976

Peso unitario seco Máximo = 2,061Humedad Optima =8,5

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Este ensayo tiene por finalidad determinar el contenido de humedad de una muestra de suelo. El cual está formado por la suma de sus aguas libre, capilar e giroscópica.

Con el porcentaje de humedad, nos podemos hacer una idea de que tan absorbente puede ser un suelo, y además de que tanto espacio vacío tiene.

ENSAYO DE CORTE DIRECTO # 10

LABORATORIO Nº 10MECANICA DE SUELOS

CONTENIDO

RESUMEN

Este método describe y regula el método de ensayo para la determinación de la resistencia al corte de una muestra de suelo, sometida previamente a un proceso de consolidación, cuando se le aplica un esfuerzo de cizalladura o corte directo mientras se permite un drenaje completo de ella. El ensayo se lleva a cabo deformando una muestra a

velocidad controlada, cerca a un plano de cizalladura determinado por la configuración del aparato de cizalladura. Generalmente se ensayan tres o más especímenes, cada uno bajo una carga normal diferente para determinar su efecto sobre la resistencia al corte y al desplazamiento y las propiedades de resistencia a partir de las envolventes de resistencia de Mohr.

INTRODUCCION

Este ensayo tiene como ventaja su fácil ejecución e interpretación, su rapidez en el caso de ensayos drenados por el corto camino a recorrer por el agua. Entre las desventajas se puede citar que la superficie de rotura no es necesariamente la más débil y la distribución de tensiones no es uniforme.

Además, el área de la muestra cambia a medida que el ensayo progresa; este cambio es complejo de calcular sobre todo en el caso de muestras circulares. Durante el ensayo se miden las deformaciones horizontales y verticales de la muestra.

OBJETIVO

Conocer la norma y la regulación del método para la determinación de la resistencia al corte de una muestra de suelo cuando es sometida a un proceso de consolidación y aplicación de un corte directo.

MARCO TEORICO

Corte Directo (INVIAS E 154)

El ensayo de corte directo se ha vuelto cada vez menos popular por las siguientes razones:

a. El área de la muestra cambia a medida que el ensayo progresa, sin que esto sea demasiado significativo, ya que la mayoría de las muestras fallan a deformaciones muy bajas.

b. La superficie de falla real no es un plano; como se supuso o se intentó obtener con el tipo de caja que se diseñó, ni tampoco se tiene una distribución uniforme del esfuerzo cortante a lo largo de la superficie de falla como también se supuso.

c. El ensayo usa una muestra muy pequeña, con el consiguiente resultado de que los errores de preparación son relativamente importantes.

d. El tamaño de la muestra excluye la posibilidad de hacer mucha investigación de

las condiciones de presión de poro durante el ensayo.e. No es posible determinar el módulo de elasticidad ni el de la relación de

Poisson.

Los ensayos de corte directo pueden clasificarse, al igual que en los ensayos triaxiales de la siguiente forma.

1. No consolidado – no drenado: U, el corte se inicia antes de consolidar la muestra bajo la carga normal Pv. Si el suelo es cohesivo y saturado, se desarrollará exceso de presión de poro. Este ensayo es análogo al ensayo triaxial UU.

2. Consolidado – no drenado: se aplica la fuerza normal y se observa el movimiento vertical del Deformimetro hasta que se detenga el asentamiento antes de aplicar fuerza cortante. Este ensayo puede utilizarse entre los ensayos triaxiales consolidado – no drenado y consolidado – drenado.

3. Consolidado – drenado: la fuerza normal se aplica y se demora la aplicación del corte hasta que se haya desarrollado todo el asentamiento; se aplica a continuación la fuerza cortante tan lento como sea posible para evitar el desarrollo de presiones de poro en la muestra. Este ensayo es análogo al ensayo triaxial consolidado – drenado.

EQUIPO EMPLEADO Y PROCEDIMIENTO

Figura 1. Detalle del ensayo de corte directo y la caja de corte

EQUIPO A UTILIZAR

Aparato residual de corte directo (ASTM D3080), puede ser de operación manual o con motor.

Deformímetro para lectura esfuerzo normal. Deformímetro central vertical apoyado sobre el yunque de carga para medir

consolidación – expansión durante el corte. Anillo de carga y deformímetro para lectura de esfuerzo cortante. 2 piedras porosas para mantener el suelo aislado de la caja de corte. Dos cajas de corte, cuadrada o circular, dependiendo de la forma de la

piedra porosa. Contrapesos Calibrador y nivel pequeño

Toma de peso de la arena en balanza digital

Maquina de corte

Calibrando la máquina de corte

Toma de lecturas en la máquina de corte

DATOS

DATOS INICIALES.

Primer punto con un esfuerzo de 0.5 kg/cm2..

Carga axial = 9.8 kg.

Etapa de consolidación.

Lectura inicial=0.0.

Lectura final =62 x10-4”. Después de 1 minuto.

Etapa de corte.

ESFUERZO DE 0,5kg/cm2

CARGA

DEFORMACION HORIZONTAL

DEFORMACION VERTICAL

TIEMPO

X10-4" X10-3" X10-4"  

5 0 0 6"

10 1 0 15"

15 2 0 28"

20 5 1 43"

25 8 1 1'10"

30 16 1 1'24"

35 25 1 1'49"

RESULTADOS

En el siguiente laboratorio se utilizaron las siguientes formulas:

Calculo Fuerza Cortante (kg):

Fuerza (Fc) = 2.166 + (lectura anillo carga * 0.08)

Calculo Esfuerzo Normal (n):

n = W+aditamentos (kg)

area(c m2)

Caculo Esfuerzo Cortante (

Fuerza (FC )(kg)

area(cm2)

Área : π*(r2)

Área: 19.63 cm2

Cohesión (C) = De la grafica

Cálculos para la Muestra N. 1

Fuerza (Fc) = 2.166 + (5 * 0.08)

Fuerza (Fc) = 2.566 Kgf

n = 0.5 Kgf/cm2

2.566kg

19.63cm2

0.1307 kg/cm2

= kg/cm2

Cohesión (C) = De la gráfica =1.2645 Kg/cm2

Estos cálculos los repetimos para las Muestras N.2 y N.3, así como para las diferentes

lecturas de anillo de carga, obteniéndose las siguientes tablas.

Carga axial = 9.8 kg.

Lectura inicial=0.0.

FALLA # 1

DATOS DE LA MUESTRA

Diam. o lado 5 Peso Suelo Seco :

Area (cm²): 19.63 Carga Normal :(Kg)

Altura (cm) : 2.46 Esfuerzo Normal :(Kg/cm²)

Volumen(cm³) 48.29 Peso Unitario Húmedo:(gr/cm³

Peso Suelo Húmedo: Peso Unitario Seco:(gr/cm³)

CARGA DEFORMACIODEFORMACIO TIEMPO Anillo de DeformimetroDeformimetro Fuerza

Carga *10-4´´ Hz * 10-3´´ Vert * 10-4´´ Cortante (Kgf)

5 0 0 6" 5 0 0 2.560

10 1 0 15" 10 1 0 2.960

Etapa de consolidación.

Lectura final =62 x10-4”. Después de 1 minuto.

Etapa de corte.

ESFUERZO DE 0,5kg/cm2

X10-4" X10-3" X10-4"

Punto 2

Carga axial = 19.6 kg.

Lectura inicial=0.0.

CARGA DEFORMACIODEFORMACIO TIEMPO

5 0 0 6"

10 1 0 15"

15 2 0 28"

20 5 1 43"

25 8 1 1'10"

30 16 1 1'24"

35 25 1 1'49"

40 31 1 2'05"

45 38 2 2'22"

50 43 2 2'41"

55 50 2 3'00"

60 57 2 3'21"

54 65 3 3'45"

70 71 5 4'08"

75 78 5 4'29"

Segundo punto con un esfuerzo de 1.0 kg/cm2..

Etapa de consolidación.

Lectura final =104 x10-4”. Después de 1 minuto.

Etapa de corte.

ESFUERZO DE 1,0kg/cm2

X10-4" X10-3" X10-4"

Realizamos el mismo procedimiento del punto anterior.

FALLA # 2

DATOS DE LA MUESTRA

Diam. o lado 5 Peso Suelo Seco :

Area (cm²): 19.63 Carga Normal :(Kg) 19.60

Altura (cm) : 2.46 Esfuerzo Normal :(Kg/cm²) 1.00

CARGA DEFORMACIODEFORMACIO TIEMPO Volumen(cm³) 48.29 Peso Unitario Húmedo:(gr/cm³)

Peso Suelo Húmedo: Peso Unitario Seco:(gr/cm³)

5 0 0 6" Anillo de DeformimetroDeformimetro Fuerza Esfuerzo Esfuerzo

10 1 0 15" Carga *10-4´´ Hz * 10-3 Vert * 10-4 Cortante (Kgf) Normal бn Cortante t

15 2 0 28" 5 0 0 2.560 1.00 0.131

20 5 1 43" 10 1 0 2.960 1.00 0.152

25 8 1 1'10" 15 2 0 3.360 1.00 0.172

30 16 1 1'24" 20 5 1 3.760 1.00 0.193

35 25 1 1'49" 25 8 1 4.160 1.00 0.213

40 31 1 2'05" 30 16 1 4.560 1.00 0.233

45 38 2 2'22" 35 25 1 4.960 1.00 0.254

50 43 2 2'41" 40 31 1 5.360 1.00 0.274

55 50 2 3'00" 45 38 2 5.760 1.00 0.295

60 57 2 3'21" 50 43 2 6.160 1.00 0.315

54 65 3 3'45" 55 50 2 6.560 1.00 0.336

70 71 5 4'08" 60 57 2 6.960 1.00 0.356

75 78 5 4'29" 54 65 3 6.480 1.00 0.332

80 83 7 5'01" 70 71 5 7.760 1.00 0.397

75 78 5 8.160 1.00 0.418

80 83 7 8.560 1.00 0.438

Etapa de corte.

ESFUERZO DE 1,0kg/cm2

X10-4" X10-3" X10-4"

Punto 3

Carga axial = 39.2 kg.

Lectura inicial=0.0.

CARGA DEFORMACIODEFORMACIO TIEMPO

10 0 0 6"

20 0 1 12"

30 0 1 17"

40 1 1 24"

50 2 3 35"

60 5 6 49"

70 9 11 1'13"

80 15 17 1'50"

90 25 28 3'18"

Tercer punto con un esfuerzo de 2.0 kg/cm2..

Etapa de consolidación.

Lectura final =204 x10-4”. Después de 1 minuto.

Etapa de corte.

ESFUERZO DE 2,0kg/cm2

X10-4" X10-3" X10-4"

Realizamos el mismo procedimiento del punto 1.

Desplazamiento Esfuerzo

Horizontal Cortante t

0 0,2801

10 0,3446

20 0,4335

30 0,5379

40 0,6491

60 0,7311

80 0,8046

100 0,8466

140 0,9691

180 1,0044

220 1,0491

280 1,0891

300 1,1201

350 1,1424

400 1,1733

450 1,2023

500 1,2157

600 1,2868

700 1,2246

800 1,1868

Desplazamiento Esfuerzo

Horizontal Cortante t

0 0,0890

10 0,1090

20 0,3668

30 0,4268

40 0,5113

60 0,5690

80 0,6402

100 0,7579

140 0,8557

180 0,9252

220 1,0135

280 1,0246

300 1,1023

350 1,1379

400 1,1646

450 1,1824

500 1,2024

600 1,2268

700 1,2690

800 1,2712

900 1,2579

1000 1,2335

Desplazamiento Esfuerzo

Horizontal Cortante

0 0,237944444

10 0,289055556

20 0,331277778

30 0,3735

40 0,489055556

60 0,5535

80 0,626833333

100 0,7335

140 0,842388889

180 0,944611111

220 1,071277778

280 1,089055556

300 1,146833333

350 1,182388889

400 1,209055556

450 1,229055556

500 1,249055556

600 1,257944444

700 1,266833333

800 1,2335

CORTANTE NORMAL

0,2611 0,50000

0,4386 1,00000

0,8643 1,00000

CONCLUSIONES

El ensayo también es útil para la determinación en el material de la máxima resistencia al corte y de la resistencia residual a lo largo de los planos conocidos de baja resistencia.

La arena usada como material en el presente ensayo no tiene resistencia importante al corte residual porque no presenta cohesión, esto se debe al estado de sus partículas, así como su escaso tamaño.

Se deben tomar como mínimo tres muestras para determinar a los efectos sobre la resistencia al corte y las deformaciones el intervalo de las tareas normales usada se deberá hacer el apropiado y en concordancia para las condiciones del suelo a investigar.

PRÁCTICA # 12 ENSAYO COMPRESION INCONFINADA

ENSAYO DE LABORATORIO SEGÚN NORMAS: INVIAS E-152-07

1. OBJETIVOS

GENERAL:

Determinar la resistencia a la compresión inconfinada de un suelo cohesivo

aplicando una carga axial esperando que la probeta falle para analizar su

resistencia al corte.

ESPECÍFICOS:

-Determinar por medio de gráficos, tablas y datos, el comportamiento del suelo y

con ello la obtención de conclusiones.

-Determinar el módulo de elasticidad que tiene la muestra de suelo por medio de

la gráfica esfuerzo vs deformación unitaria

-Lograr observar el esfuerzo máximo que resiste la probeta al fallar y a partir de

ello clasificarlo según la norma.

-Determinar su comportamiento y resistencia al corte a partir de la falla que se

lleva a cabo.

2. MUESTRA

En este ensayo se evalúa las características principales o comportamientos de un

suelo al ser sometido a la compresión encofinada el cual es el procedimiento

mediante el cual se somete a carga uniaxial a una probeta cilíndrica de suelo

cohesivo e inalterado y se lleva a cabo sobre una plataforma casi universal la cual

ejerce una carga uniaxial sin generar presión lateral a la muestra que se desea

analizar, generando así un esfuerzo por unidad de área que a su vez produce un

cambio en la altura y área transversal de la muestra a medida que se aumenta

dicho esfuerzo a una determinada velocidad la cual es correspondiente al 10 por

ciento de su altura, y transcurrido cierto tiempo y aumenta el esfuerzo se espera

que la probeta falle.

3 MARCO TEÓRICO

Norma:

Norma INV E-152 Compresión inconfinada en muestras de suelo.

Ensayo de compresión inconfinada.

El ensayo de compresión no confinada, también conocido con el nombre de

ensayo de compresión simple o ensayo de compresión uniaxial, es muy

importante en Mecánica de suelos, ya que permite obtener un valor de carga

última del suelo, el cual, como se verá más adelante se relaciona con la

resistencia al corte del suelo y entrega un valor de carga que puede utilizarse en

proyectos que no requieran de un valor más preciso, ya que entrega un resultado

conservador.

Este ensayo puede definirse en teoría como un caso particular del ensayo triaxial.

Es importante comprender el comportamiento de los suelos sometidos a cargas,

ya que es en ellos o sobre ellos que se van a fundar las estructuras, ya sean

puentes, edificios o carreteras, que requieren de una base firme, o más aún que

pueden aprovechar las resistencias del suelo en beneficio de su propia capacidad

y estabilidad, siendo el estudio y la experimentación las herramientas para

conseguirlo, y finalmente poder predecir, con una cierta aproximación, el

comportamiento ante las cargas de estas estructuras.

Debido a la compleja y variable naturaleza de los suelos, en especial en lo referido

a la resistencia al esfuerzo cortante, existen muchos métodos de ensayo para

evaluar sus características. Aun cuando se utilizan otros métodos más

representativos, como el triaxial, el ensayo de compresión simple cumple el

objetivo buscado, sin tener que hacer un método tan complejo ni usar un equipo

que a veces puede ser inaccesible, lo que significa menor costo. Este método de

ensayo es aplicable solo a materiales cohesivos que no expulsan agua durante la

etapa de carga del ensayo y que mantienen su resistencia intrínseca después de

remover las presiones de confinamiento, como las arcillas o los suelos

cementados. Los suelos secos friables, los materiales figurados, laminados, los

limos, las turbas y las arenas no pueden ser analizados por este método para

obtener valores significativos de la resistencia a la compresión no confinada.

Este ensayo se realiza con el fin de determinar la resistencia o esfuerzo último de

un suelo cohesivo a la compresión no confinada, mediante la aplicación de una

carga axial con control de deformación y utilizando una muestra de suelo

inalterada tallada en forma de cilindro, generalmente con una relación

alto/diámetro igual a 2.

4 EQUIPO A UTILIZAR

Los materiales utilizados en el ensayo de compresión no confinada son los

siguientes.

Aparato de compresión:

El aparato de compresión puede ser una báscula de plataforma equipada con un

marco de carga activado con un gato de tornillo, o con un mecanismo de carga

hidráulica, o cualquier otro instrumento de compresión con suficiente capacidad de

control para proporcionar la velocidad de carga. En lugar de la báscula de

plataforma es común que la carga sea medida con un anillo o una celda de carga

fijada al marco. Para suelos cuya resistencia a la compresión no confinada sea

menor de 100 kPa (1kg/cm2) el aparato de compresión debe ser capaz de medir

los esfuerzos compresivos con una precisión de 1 kPa (0,01 kg/cm2); para suelos

con una resistencia a la compresión no confinada de 100 kPa (1kg/cm2) o mayor

el aparato de compresión debe ser capaz de medir los esfuerzos compresivos con

una precisión de 5 kPa (0,05 Kg/cm2).

Deformímetro:

El indicador de deformaciones debe ser un comparador de carátula graduado a

0,02mm, y con un rango de medición de por lo menos un 20% de la longitud del

espécimen para el ensayo, o algún otro instrumento de medición, como un

transductor que cumpla estos requerimientos.

Instrumentos de medición:

Micrómetro, u otro instrumento adecuado para medir las dimensiones físicas del

espécimen dentro del 0,1% de la dimensión medida. Los pie de metro o

calibradores Vernier no son recomendados para especímenes blandos que se

deformarán a medida que los calibradores se colocan sobre el espécimen.

Tomado de: http://www.google.com.co/imgres?

um=1&hl=es&biw=1280&bih=895&tbm=isch&tbnid=bbZ6Io2T1HVPcM:&imgrefurl=http://www.kalipedia.com/

tecnologia/tema/dibujo/micrometro.html%3Fx%3D20070822klpingtcn_166.Kes%26ap

%3D2&docid=eWwd4_gv_bFgEM&imgurl.

Cronómetro:

Un instrumento de medición de tiempo, que indique el tiempo transcurrido con una

precisión de 1 seg para controlar la velocidad de aplicación de deformación

prescrita anteriormente.

Tomado de: http://www.google.com.co/imgres?

um=1&hl=es&biw=1280&bih=895&tbm=isch&tbnid=FxzPeSvAxSY3gM:&imgrefurl=http://

www.cronometros.com.mx/digitales/citizen.html

Balanza:

La balanza usada para pesar los especímenes, debe determinar su masa con una

precisión de 0,1% de su masa total.

Tomado de: http://www.google.com.co/imgres?

um=1&hl=es&biw=1280&bih=895&tbm=isch&tbnid=jIPSFBXy0LWa0M:&imgrefurl=http://

balanzasbasculas.blogspot.com/2010/05/balanzas-basculas.html

Equipo misceláneo:

Incluye las herramientas para recortar y labrar la muestra, instrumentos para

remodelar la muestra, y las hojas de datos.

5 PROCEDIMIENTO ENSAYO

a) Se tiene una muestra de suelo de shelby.

b) Se perfila cilíndricamente en el tornador para su posterior análisis.

c) Después de tener Ya su molde, de toman sus respetivas dimensiones 3

veces cada una para sacar un promedio con mayor exactitud.

d) Se pesa la muestra en estado húmedo y se determina su humedad.

e) Posteriormente se coloca la muestra en el aparato de compresión donde se

aplicara una carga vertical la cual varía dependiendo del tiempo y la

deformación y posee una determinada velocidad que equivale al 10 por

ciento de su altura.

f) Se continúa el ensayo hasta que la muestra falle totalmente.

g) Tomar los datos correspondientes para ser comparados con los datos

teóricos de su clasificación.

6. TOMA DE INFORMACION

Fuente: Propia elaboración.

1. Deformación unitaria ε

Dónde:

ε = deformación unitaria axial para la carga dada.

Delta L = cambio en longitud de la muestra.

Lo = longitud inicial de la muestra.

2. Área corregida:

Dónde:

ε = deformación unitaria axial para la carga dada.

Ao = área inicial de la probeta.

At = área en la parte superior de la probeta.

Am = área en la parte media de la probeta.

Ab = área de la parte inferior de la probeta.

3. Se calcula el esfuerzo, sigma C:

Dónde:

p = carga aplicada dada.

A = área de la sección correspondiente.

4. Módulo de poisson

:

Dónde:

ε3= deformación horizontal

ε1 = deformación vertical.

CÁLCULO DE LAS FÓRMULAS:

Datos de la muestra:

Localización: Cajicá

Sondeo: 3

Profundidad: 4,80 m

Peso del recipiente: 46, 22 gr

Peso recipiente + muestra suelo: 185, 50 gr

Peso muestra de suelo: 151, 66 gr

Peso muestra húmeda + recipiente: 156, 00 gr

Peso muestra seca+ recipiente: 131, 80 gr

Descripción de la muestra: arcillosa, café claro, húmeda, compacta, olor a

hierro, con partículas de material granular.

Diámetros y alturas.

d1= 50, 64 mm h1= 98, 41 mm

d2= 50, 19 mm h2= 98, 48 mm

d3= 50,15 mm h3= 98, 35 mm

Promedio de d₀ = 50, 30 mm promedio del₀ = 98, 40 mm

Área:

a=π∗d ₀ ²4

=

1987, 1 mm²

Volùmen:

v =

196311,6 mm³

Humedad:

W= WwWs

=24,2085,58

=

28,24 %

Velocidad (hallada con el 10 por ciento de la altura de la muestra.)

v =

984,10 mm/min

7. ANÁLISIS DE DATOS:

La consistencia del suelo es la firmeza con que se unen los materiales que lo

componen o la resistencia de los suelos a la deformación y la ruptura. La

consistencia del suelo se mide por muestras de suelo mojado, húmedo y seco. En

los suelos mojados, se expresa como adhesividad y plasticidad, tal como se define

infra. La consistencia del suelo puede estimarse en el campo mediante ensayos

sencillos, o medirse con mayor exactitud en el laboratorio.

Tomado de: http://www.google.com.co/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=web&cd=1&ved=0CCUQFjAA&url=http

%3ª%2F%2Fing.unne.edu.ar%2Fpub%2Fgeotecnia%2F2k8-04-10%2Fu-iv-

b.pdf&ei=AcKWT5OcO6SK0Qhe9NXFDg&usg=AFQjCNG-6wGWa04BVWEmK0PQPJxGGZh4qA

Tabla 1- consistencia del suelo según resistencia a la compresión inconfinada.

Fuente: norma inv e 152

Clasificación según INV E-152:

Nuestra muestra de suelo no consolidado no drenado es de consistencia muy

blanda, debido a que el esfuerzo último es de 1,74 E-3 el cual se encuentra dentro

de los márgenes estipulados por la tabla de la norma INV E- 152 en los valores

máximos para cada consistencia.

Clasificación según Poisson:

Fuente: http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/3363/6/36067-6.pdf

El suelo analizado s clasificado como arcilla debido a que su valor de Poisson, se

encuentra en el ratio de este mismo material, siendo de consistencia baja y

teniendo a su vez características típicas de una arcilla.

Calcificación de arcillas según su resistencia de compresión:

Fuente: http://www.conanma.com/descargas/cap_12_geotecnia.pdf

Es de clasificación muy blanda debido a que su resistencia se encuentra en los

márgenes de 10- 15 kg/cm2, y a su vez coincide las especificación de suelo dadas

en la tabla anexada anteriormente.

Gráficos:

Esfuerzo vertical vs deformación unitaria

0 1 2 3 4 5 6 70.0000E+00

1.0000E-02

2.0000E-02

3.0000E-02

4.0000E-02

5.0000E-02

6.0000E-02

7.0000E-02

8.0000E-02

9.0000E-02

1.0000E-01

esfuerzo (N/mm²)

esfuerzo (N/mm²)

Fuente: elaboración propia.

Círculo de mohr.

Fuente: elaboración propia.

Valores anexos

qu =8.8702E-02

Cu =9.30E+01

Ángulo de fricción φu=0

Módulo de Young=0,068636303

Poisson= 0,499331946

8. CONCLUSIONES.

-Al ser nuestro suelo clasificado como un suelo de arcilla muy blanda debido a que

su máximo esfuerzo es menor que 2,5 Kg/cm2, podemos decir que se encuentra a

poca profundidad y su maleabilidad es bastante alta, no posee gran resistencia al

corte, y por ello ofrece poca viabilidad para ejercer sobre el una fuerza grande

como el colocar o construir una estructura en dicho suelo.

-Al hallar cada una de las variables, y llevar a cabo cada una de las tablas

realizadas en este informe, podemos decir que en cierto punto las deformación o

datos tomados, puedes poseer errores conceptuales o humanos al realizar cada

una de las mediciones.

-Debido a que la carga lateral que se aplica a la probeta es 0, el circulo de morh

presenta tan definida su estructura y su punto de origen ya que solo está siendo

afectada por una carga axial y los datos arrojados por sus deformaciones solo nos

ofrecen poca información para que este sea graficado.

-Las gráficas de las deformaciones vs el esfuerzo son casi iguales, debido a que al

no sea sometido a una carga lateral la probeta manifiesta casi iguales los datos en

los tipos de deformaciones.

PRÁCTICA # 13 ENSAYO ENSAYO DE CORTE DIRECTO.

ENSAYO DE LABORATORIO SEGÚN NORMAS: INV E – 154.

1. OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL:

Determinar las características del la muestra de suelo analizado a través del trazo

de las gráficas, para lograr la interpretación y determinación de las envolventes de

resistencia y el desarrollo de criterios para analizar los resultados después de

realizados cálculos que ofrecen información acerca de de sus características y

comportamiento como muestra de suelo consolidada y drenada.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

Determinar el tipo de suelo que se está ensayando para sí poder realizar cada una

de las especificaciones al momento de determinar su calidad como asentamiento y

la resistencia que puede llegar a tener al ser sometido a un esfuerzo y velocidad.

Reconocimiento de cada uno de los materiales de laboratorio con su respectiva

utilidad para mecánica de suelos.

Interpretación de los datos obtenidos para su posterior manifestación en gráficos y

de esta forma realizar sus respectivos cálculos para la obtención de conclusiones

específicas y determinadas.

2. MUESTRA

Ensayo de corte directo.

Este ensayo consiste en colocar el espécimen del ensayo en una caja de

cizalladura directa, aplicar un esfuerzo normal determinado, humedecer o drenar

el espécimen de ensayo, o ambas cosas, consolidar el espécimen bajo el esfuerzo

normal, soltar los marcos que contienen la muestra y desplazar un marco

horizontalmente respecto al otro a una velocidad constante de deformación y

medir la fuerza de cizalladura y los desplazamientos horizontales a medida que la

muestra es cizallada.

Figura 1. Montaje.

Tomado de: http://www.unalmed.edu.co/~geotecni/GG-24.pdf

*Teoría de Coulomb

Coulomb fue el primero en estudiar el problema de las presiones laterales del

terreno y estructuras de retención. Coulomb se limitó a usar la teoría de equilibrio

que considera que un bloque de terreno en rotura como un cuerpo libre (o sea en

movimiento) para determinar la presión lateral limitante. La presión limitante

horizontal en fallo en extensión o compresión se determinan a partir de Ka y Kp

respectivamente.

*Fundamentos para el análisis del ensayo

El ensayo de corte directo impone sobre un suelo las condiciones idealizadas del

ensayo. O sea, induce la ocurrencia de una falla a través de un plano de

localización predeterminado. Sobre este plano actúan dos fuerzas (o esfuerzos):

un esfuerzo normal debido a una carga vertical (Pv) aplicada externamente y un

esfuerzo cortante debido a la aplicación de una carga horizontal (Ph). Estos

esfuerzos se calculan simplemente como:

 

σ n = Pv /A t f = Ph /A

 

Donde A es el área nominal de la muestra (o de la caja de corte) y usualmente no

se corrige para tener en cuenta el cambio de área causada por el desplazamiento

lateral de la muestra (Ph).La relación entre los esfuerzos de corte de falla ( t f ) y

los esfuerzos normales ( σ n ) en suelos, pueden representarse por la ecuación

siguiente:

tf = c + σ n * tg Φ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig. 5.21 Relación entre los esfuerzos de corte máximo y los esfuerzos normales.

La línea recta obtenida se conoce como Envolvente de falla

*Ecuación de falla de corte de Coulomb

En 1776 Coulomb observó que si el empuje que produce un suelo contra un muro

de contención produce un ligero movimiento del muro, en el suelo que está

retenido se forma un plano de deslizamiento esencialmente recto. El postuló que

la máxima resistencia al corte, t, en el plano de falla esta dada por

t = c + s tan j 

Donde s es el esfuerzo normal total en el plano de falla

j Es el ángulo de fricción del suelo

c es la cohesión del suelo

La utilización de la ecuación de Coulomb no condujo siempre a diseños

satisfactorios de estructuras de suelo. La razón para ello no se hizo evidente hasta

que Terzaghi publicó el principio de esfuerzos efectivos.

s = s´+ u

 

C

nN1/L2

3

2

1

f 3

f 2

f 1

 

 

Φ

f C + n * tg  

Esfuerzo normal

Donde u = presión intersticial

s´= esfuerzo efectivo

 Pudo apreciarse entonces que, dado que el agua no puede soportar esfuerzos

cortantes substanciales, la resistencia al corte de un suelo debe ser el resultado

únicamente de la resistencia a la fricción que se produce en los puntos de

contacto entre partículas; la magnitud de ésta depende solo de la magnitud de los

esfuerzos efectivos que soporta el esqueleto de suelo. Por tanto, cuanto más

grande sea el esfuerzo efectivo normal a un plano de falla potencial, mayor será la

resistencia al corte en dicho plano. Entonces, si se expresa la ecuación de

Coulomb en términos de esfuerzos efectivos, se tiene:

 

t = c´ + s´ tan j´

 

En la cual los parámetros c´ y j´ son propiedad del esqueleto de suelo,

denominadas cohesión efectiva y ángulo de fricción efectiva, respectivamente.

Puesto que la resistencia al corte depende de los esfuerzos efectivos en el suelo,

los análisis de estabilidad se harán entonces, en términos de esfuerzos efectivos.

Sin embargo, en ciertas circunstancias el análisis puede hacerse en términos de

esfuerzos totales y por tanto, en general, se necesitará determinar los parámetros

de resistencia al corte del suelo en esfuerzos efectivos y en esfuerzos totales. Es

decir, los valores de c´, j´ y c,j. Estos se obtienen, a menudo en ensayos de

laboratorio realizados sobre muestras de suelo representativas mediante el

ensayo de corte directo.

*Componentes de la resistencia al corte

De la ley de Coulomb se desprende que la resistencia al corte de suelos en

términos generales tiene dos componentes:

a) Fricción (tg Φ) que se debe a la trabazón entre partículas y al roce entre ellas

cuando están sometidas a esfuerzos normales.

b) Cohesión

(C) que se debe a fuerzas internas que mantienen unidas a las partículas en una

masa.

 

Como en la ecuación” t f = c + σ n * tg Φ” existen dos cantidades desconocidas

(c y Φ), se requiere obtener dos valores, como mínimo de esfuerzo normal y

esfuerzo cortante para obtener una solución.

Como el esfuerzo cortante t y el esfuerzo normal σn tienen el mismo significado

dado en la construcción del círculo de Mohr, en lugar de resolver una serie de

ecuaciones simultáneas para c y para tg Φ, es posible dibujar en un plano de ejes

coordenados los valores de t contra σn para los diferentes ensayos (generalmente

con t como ordenada), dibujar una línea a través del lugar geométrico de los

puntos, y establecer la pendiente de la línea como el ángulo y la intersección con

el eje t como la cohesión c.

 

Para materiales no cohesivos, la cohesión debería ser cero por definición y la

ecuación de Coulomb se convierte en:

tf = σ n * tgΦ

 

Siendo N la fuerza vertical que actúa sobre el cuerpo, la fuerza horizontal

necesaria (T) para hacer deslizar el cuerpo, debe ser superior a N, siendo el

coeficiente de roce entre los dos materiales. Esta relación también puede ser

escrita de la forma siguiente:

T = N tgΦ

Siendo Φ, el ángulo de roce o ángulo formado por la resultante de las dos fuerzas

con la fuerza normal. La resistencia al deslizamiento es proporcional a la presión

normal.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig. 1. Mecanismos de los fenómenos de fricción

Tomado de: http://www3.ucn.cl/FacultadesInstitutos/laboratorio/fundamentosM8.htm

3. MARCO TEORICO.

Norma:

INV E – 154.Determinación de la resistencia al corte por el método de “corte

directo”. En este ensayo se busca la determinación de resistencia al corte de una

muestra de suelo sometida a una carga en corte directo, la cual se encuentra ya

sometida previamente a un proceso de consolidación siendo este uno de los

mayores agentes en la determinación de su resistencia, posteriormente la muestra

es preparada para ser sometida a un esfuerzo de cizalladura o corte directo

mientras se permite un drenaje completo de ella, a su vez esta se deforma debido

a la carga que va ejerciendo su esfuerzo a una velocidad controlada y aplicada por

el motor. También es de notar que son ensayas tres tipos de muestras

generalmente, cada uno bajo una carga normal diferente para determinar su

comportamiento y propiedades de resistencia a partir de las envolventes de

resistencia de Mohr.

4. EQUIPO A UTILIZAR

-Aparato de cizalladura: instrumento diseñado y construido para contener de

manera segura la muestra entre dos bloques porosos de tal modo que no se

aplique un torque a la muestra. El aparato de cizalladura debe estar en

condiciones de aplicar un esfuerzo normal a las caras del espécimen, medir el

cambio de espesor del espécimen, permitir el drenaje del agua a través de los

bloques porosos en las fronteras superior e inferior de la muestra y de sumergir la

muestra en agua. El aparato debe ser capaz de aplicar una fuerza de cizalladura

al espécimen a lo largo de un plano de cizalladura predeterminado (cizalladura

simple) paralelo a las caras de la muestra. Los marcos que contienen el

espécimen deben ser los suficientemente rígidos para prevenir su distorsión

durante el ensayo. Las diferentes partes del aparato de cizalladura, deben ser

construidas de un material que no esté sujeto a la corrosión por humedad o por

sustancias que se encuentren en el suelo, por ejemplo acero inoxidable, bronce,

aluminio, etc. No se permite la combinación de metales que puedan dar lugar a un

efecto galvánico.

Figura 2. Aparato de Cizalladura

Tomado de: http://www.unalmed.edu.co/~geotecni/GG-24.pdf

-Caja de cizalladura: una caja de cizalladura, circular o cuadrada, hecha de acero

inoxidable, bronce o aluminio, con dispositivos para el drenaje a través de su parte

superior e inferior. Esta caja debe estar dividida verticalmente por un plano

horizontal en dos mitades de espesor igual que se ajustan con tornillos de

alineación. La caja de cizalladura está provista con tornillos de separación, que

controlan el espacio entre sus mitades superior e inferior.

Figura 3. Caja de cizalladura

Tomado de: http://www.unalmed.edu.co/~geotecni/GG-24.pdf

-Bloques permeables (piedras porosas): Los bloques permeables permiten el

drenaje de la muestra de suelo a lo largo de los extremos superior e inferior de la

muestra. Los bloques permeables tienen también como función transferir los

esfuerzos de cizalladura horizontal del bloque a los bordes superior e inferior del

espécimen. Los bloques permeables deben consistir de carburo de silicio, oxido de

aluminio o un metal que no esté sujeto a la corrosión por sustancias del suelo. El

grado adecuado del bloque depende del suelo que se vaya a analizar. La

permeabilidad del bloque debe ser substancialmente mayor que la del suelo, pero

debe tener una textura lo suficientemente fina para prevenir una intrusión excesiva

en los poros del bloque. El diámetro o anchura del bloque poroso o de la platina

superior debe ser de 0.2 mm a 0.5 mm menos que la medida interior de la caja. Si

el bloque tiene como función transferir los esfuerzos horizontales del suelo, debe

ser lo suficientemente rugoso para desarrollar una adherencia por fricción. Este

efecto se puede conseguir con chorro de arena o maquinado del bloque, pero su

superficie no debe ser tan irregular que cause grandes concentraciones de

esfuerzos en el suelo.

Figura 4. Bloques permeables (piedras porosas)

Tomado de: http://www.unalmed.edu.co/~geotecni/GG-24.pdf

Nota 1: No se han establecido criterios exactos para definir la textura y la

permeabilidad de los bloques. Para un ensayo de suelo corriente, se consideran

apropiados los bloques de grado medio con una permeabilidad de

aproximadamente 5 x 10-4 a 1 x 10-3 cm/s, para analizar limos y arcillas, y

bloques de grado grueso con una permeabilidad de 5 x 10-2 a 1 x 10-1 cm/s para

arenas. Es importante que la permeabilidad del bloque poroso no se vea reducida

por la acumulación de partículas de suelo en los poros del bloque. En

consecuencia, es necesario un frecuente examen y limpieza (por lavado y

ebullición o por limpieza ultrasónica) para asegurar la permeabilidad necesaria.

a) MECANISMOS DE CARGA

Mecanismo para aplicar y medir la fuerza normal: La fuerza normal puede

aplicarse con un marco de carga activado por pesas o mediante un mecanismo

neumático de carga. El instrumento debe ser capaz de mantener la fuerza normal

dentro de una variación de ± 1% de la fuerza, rápidamente y sin excederla.

Mecanismo para cizallar la muestra: El instrumento utilizado debe ser capaz de

cizallar la muestra a una velocidad uniforme de desplazamiento con una

desviación menor de ± 5%, y debe permitir el ajuste de la velocidad de

desplazamiento desde 0.0025 a 1.0 mm/min. La velocidad que se aplique depende

de las características de consolidación de los suelos. La velocidad normalmente

se mantiene con un motor eléctrico y un motor reductor y la fuerza de cizalladura

se determina por un instrumento indicador de carga como una celda o un anillo de

carga.

El peso de la parte superior de la caja de cizalladura debe ser menos de 1% de la

fuerza normal aplicada: Esto puede requerir que la parte superior de la caja de

cizalladura sea modificada y soportada por una fuerza vertical de sentido contrario

a la gravitacional.

Nota 2: La cizalladura del espécimen de ensayo a una velocidad mayor que la

especificada, puede producir resultados de cizalladura del material parcialmente

drenados, que difieren de la resistencia del material drenado.

b) Instrumento de medición de la fuerza de cizalladura: Un anillo de carga o

celda de carga comprecisión de 2.5 N (0.25 Kg) o 1% de la fuerza de cizalladura

en condiciones de ruptura, lo que sea mayor.

Figura 5. Anillo de carga

Tomado de: http://www.unalmed.edu.co/~geotecni/GG-24.pdf

c) Anillo de corte, para recortar las muestras de tamaño mayor a las dimensiones

internas de la caja de cizalladura con un mínimo de alteración. Puede necesitarse

una plantilla o moruna mordaza exterior para mantener el alineamiento de la

muestra con la caja de cizalladura.

Figura 6.aniillo de corte

Tomado de: http://www.google.com.co/imgres?um=1&hl=es&biw=1024&bih=743&tbm=isch&tbnid=fre05hL_ryd2iM.

d) Equipo misceláneo que incluye un cronometro, con un segundero, agua

destilada o desmineralizada, espátulas, cuchillos, enrrasadores, sierras de

alambre, etc. utilizados para la preparación de la muestra.

Cizalla ó cortador cilíndrico: Para tallar la muestra hasta el diámetro interior del

anillo del consolidó metro, con el mínimo de alteración. El cortador deberá tener

una superficie altamente pulida y deberá cubrirse con un material de baja fricción.

Figura 7. Cortador de muestras

Tomado de: http://www.google.com.co/imgres?

q=cortador+cilindrico&hl=es&gbv=2&biw=1280&bih=629&tbm=isch&tbnid=uT4EfozQC0473M:&imgrefurl=http://

www.arteroshop.com/tienda/peluqueria/manicura_y_estetica/complementos/

cortador_cilindrico_para_kit_manicura.html&docid=NVTuFVAm3HJWFM&imgurl=http.

Juego de pesas: son necesarias para aplicar las cargas al suelo en estudio. Son

de distintos pesos, lo que permite ir colocándolas en forma gradual, conforme se

avanza en el ensayo, y después poder ser descargados.

Figura 8. Juego de pesas.

Tomado de:

http://www.google.com.co/imgres?

q=juego+de+pesas+para+laboratorio&hl=es&gbv=2&biw=1280&bih=629&tbm=isch&tbnid=XjPJhXA4XZK7HM:&imgrefurl=ht

tp://anayco.net/servicios.php%3Fpagina%3D3&docid=_maMu2qeUP5JvM&imgurl=http.

Cronómetro: un instrumento de medición de tiempo, que indique el

tiempo transcurrido con una precisión de 1 segundo para controlar la aplicación de

las cargas.

Figura 9. Cronometro.

Tomado de: http://www.google.com.co/imgres?

um=1&hl=es&biw=1280&bih=895&tbm=isch&tbnid=FxzPeSvAxSY3gM:&imgrefurl=http://www.cronometros.com.mx/

digitales/citizen.html

Instrumentos de medición: micrómetro, u otro instrumento adecuado para medir

las dimensiones físicas del espécimen dentro del 0,1% de la dimensión medida.

Los pie de metro o calibradores Vernier no son recomendados para especímenes

blandos que se deformarán a medida que los calibradores se colocan sobre el

espécimen.

Figura 10. Calibrador.

Tomado de: http://www.google.com.co/imgres?

um=1&hl=es&biw=1280&bih=895&tbm=isch&tbnid=bbZ6Io2T1HVPcM:&imgrefurl=http://www.kalipedia.com/

tecnologia/tema/dibujo/micrometro.html%3Fx%3D20070822klpingtcn_166.Kes%26ap

%3D2&docid=eWwd4_gv_bFgEM&imgurl.

5. PROCEDIMIENTO ENSAYO

1. Ubicación de la muestra en la caja de corte, La caja de corte debe estar

totalmente anclada para que estén totalmente alineados los marcos: suprior e

inferior.

2. Se coloca la piedra porosa; esta debe ubicarse siempre aun en ensayos no

drenados, ya que aseguran la correcta posición de la muestra. Se debe verificar

que la piedra porosa este totalmente saturada.

3. Se coloca una placa corrugada entre la piedra porosa y la muestra. La función

de la placa corrugada es mejorar la adherencia y los planos teóricos de falla; las

ranuras deben ser perpendiculares a la dirección del esfuerzo cortante.

4. Se retira la muestra del molde y se introduce en la caja de corte.

5. Se coloca la placa corrugada cumpliendo los mismos parámetros anteriores, y

la piedra porosa.

6. Se coloca la placa superior de carga. El peso de ella debe incluirse dentro de la

carga normal aplicada.

7. La caja se lleva al aparato de corte, desanclando los marcos para poder realizar

el ensayo, y sujetando la parte inferior de la caja al equipo.

8. Una vez se alcance la consolidación, se ajusta el equipo para iniciar la falla. La

selección de la velocidad se hará según el tipo de ensayo y la tolerancia del

equipo.

9. A medida que avanza el ensayo, se verifica constantemente la lectura

descarga, hasta que la muestra no tolere más esfuerzo de corte.

10. Una vez

finalizado el ensayo, se ajusta a la posición inicial, se fija la caja de corte y se

retira del equipo.

11. La caja de

corte se desmonta cuidadosamente y se recupera la muestra, la cual es

nuevamente pesada y llevada al horno para determinar su peso seco.

6. TOMA DE INFORMACION Y CÁLCULOS

Cálculos y gráficos.

1. Esfuerzo de cizalladura nominal sobre la muestra:

Donde:

Esfuerzo de cizalladura nominal (kPa).

Fuerza de cizalladura (N).

Área inicial del espécimen (cm2).

2. Esfuerzo normal sobre el espécimen.

Donde:

Esfuerzo normal (Kpa).

Fuerza vertical nominal sobre el espécimen (N, kg).

3. Velocidad de desplazamiento: Calcule la velocidad real de desplazamiento

dividiendo el desplazamiento relativo por el tiempo transcurrido, o registre

la velocidad utilizada para el ensayo.

Donde:

Velocidad de desplazamiento (mm/min).

Desplazamiento lateral relativo (mm)

Tiempo transcurrido durante el ensayo.

4. Calcule la relación de vacíos inicial, el contenido de humedad, el peso

unitario seco y el grado de saturación basado en la gravedad específica y

la masa total de la muestra. El volumen es determinado por la medición de

las dimensiones de la caja de cizalladura y el espesor medido del

espécimen.

5. Prepare un gráfico de logaritmo de tiempo o de la raíz cuadrada del tiempo

vs la deformación para los incrementos de carga en los que se determinó

el t50.

6. Prepare un gráfico del esfuerzo nominal de cizalladura vs. el

desplazamiento lateral relativo en porcentaje.

7. Prepare un gráfico del esfuerzo de cizalladura.

8. Realizar las respectivas tablas con los datos obtenidos.

Datos y cálculos realizados.

Datos del anillo y muestra

Arena del guamo

DATOS INICIALES.

Primer punto con un esfuerzo de 0.5 kg/cm2..

Carga axial = 9.8 kg.

Etapa de consolidación.

Lectura inicial=0.0.

Lectura final =62 x10-4”. Después de 1 minuto.

Etapa de corte.

ESFUERZO DE 0,5kg/cm2

CARGA DEFORMACION HORIZONTAL DEFORMACION VERTICAL

TIEMPO

X10-4" X10-3" X10-4"  

5 0 0 6"

10 1 0 15"

15 2 0 28"

20 5 1 43"

25 8 1 1'10"

30 16 1 1'24"

35 25 1 1'49"

DATOS INICIALES.

Segundo punto con un esfuerzo de 1.0 kg/cm2..

Carga axial = 19.6 kg.

Etapa de consolidación.

Lectura inicial=0.0.

Lectura final =104 x10-4”. Después de 1 minuto.

Etapa de corte.

ESFUERZO DE 1,0kg/cm2

CARGA DEFORMACION HORIZONTAL DEFORMACION VERTICAL

TIEMPO

X10-4" X10-3" X10-4"  

5 0 0 6"

10 1 0 15"

15 2 0 28"

20 5 1 43"

25 8 1 1'10"

30 16 1 1'24"

35 25 1 1'49"

40 31 1 2'05"

45 38 2 2'22"

50 43 2 2'41"

55 50 2 3'00"

60 57 2 3'21"

54 65 3 3'45"

70 71 5 4'08"

75 78 5 4'29"

80 83 7 5'01"

DATOS INICIALES.

Tercer punto con un esfuerzo de 2.0 kg/cm2..

Carga axial = 39.2 kg.

Etapa de consolidación.

Lectura inicial=0.0.

Lectura final =204 x10-4”. Después de 1 minuto.

Etapa de corte.

ESFUERZO DE 2,0kg/cm2

CARGA DEFORMACION HORIZONTAL DEFORMACION VERTICAL

TIEMPO

X10-4" X10-3" X10-4"  

10 0 0 6"

20 0 1 12"

30 0 1 17"

40 1 1 24"

50 2 3 35"

60 5 6 49"

70 9 11 1'13"

80 15 17 1'50"

90 25 28 3'18"

100 56 29 3'55"

108 68 31 4'40"

TIEMPO

LECTURA ANILLO CARGA CARGA ∆L ∆L ∆H ∆H Ѳ Ac τ σ

(min)DE CARGA

(E-4") (KN) (Kg)

(E-4mm

) (cm)

(E-3mm

)(cm

)(radian

es) (cm^2)(Kg/

cm^2)(Kg/cm^2)

0,6 50,0057

59050,587658265 0 0 0 0

1,570796327

19,6349541

0,02992919

0,025556464

0,15 100,0115

20351,175546122 0 0 1

0,0001

1,570796327

19,6349541

0,05987007

0,025556464

0,28 150,0172

8391,763663571 0 0 2

0,0002

1,570796327

19,6349541

0,08982265

0,025556464

0,43 200,0230

4972,352010612 1

0,00001 5

0,0005

1,570794327

19,6349041

0,11978722

0,025556529

1,1 250,0288

17762,940587245 1

0,00001 8

0,0008

1,570794327

19,6349041

0,14976326

0,025556529

1,24 300,0345

88063,529393469 1

0,00001 16

0,0016

1,570794327

19,6349041

0,17975099

0,025556529

1,49 350,0403

60614,118429286 1

0,00001 25

0,0025

1,570794327

19,6349041

0,20975042

0,025556529

TIEMPO

LECTURA ANILLO CARGA CARGA ∆L ∆L ∆H ∆H Ѳ Ac τ σ

(min)DE CARGA

(E-4") (KN) (Kg)

(E-4mm

) (cm)

(E-3mm

)(cm

)(radian

es) (cm^2)(Kg/

cm^2)(Kg/cm^2)

0,6 50,0057

59050,5876

6 0 0 0 01,570796327

19,6349541

0,02992919

0,050929582

0,15 100,0115

20351,1755

5 0 0 10,0

0011,570796327

19,6349541

0,05987007

0,050929582

0,28 150,0172

8391,7636

6 0 0 20,0

0021,570796327

19,6349541

0,08982265

0,050929582

0,43 200,0230

4972,3520

1 10,00001 5

0,0005

1,570794327

19,6349041

0,11978722

0,050929711

1,1 250,0288

17762,9405

9 10,00001 8

0,0008

1,570794327

19,6349041

0,14976326

0,050929711

1,24 300,0345

88063,5293

9 10,00001 16

0,0016

1,570794327

19,6349041

0,17975099

0,050929711

1,49 350,0403

60614,1184

3 10,00001 25

0,0025

1,570794327

19,6349041

0,20975042

0,050929711

2,05 400,0461

35414,7076

9 10,00001 31

0,0031

1,570794327

19,6349041

0,23976153

0,050929711

2,22 450,0519

12465,2971

9 20,00002 38

0,0038

1,570792327

19,6348541

0,26978503

0,050929841

2,41 500,0576

91765,8869

1 20,00002 43

0,0043

1,570792327

19,6348541

0,29981961

0,050929841

3 55 0,0634 6,4768 2 0,00 50 0,0 1,5707 19,634 0,3298 0,0509

7331 7 002 05 92327 8541 6588 29841

3,21 600,0692

57117,0670

5 20,00002 57

0,0057

1,570792327

19,6348541

0,35992385

0,050929841

3,45 540,0623

16826,3588

6 30,00003 65

0,0065

1,570790327

19,6348041

0,32385652

0,050929971

4,08 700,0808

31468,2481

1 50,00005 71

0,0071

1,570786327

19,6347041

0,42007807

0,05093023

4,29 750,0866

22028,8389

8 50,00005 78

0,0078

1,570786327

19,6347041

0,45017134

0,05093023

5,01 800,0924

14829,4300

8 70,00007 83

0,0083

1,570782327

19,6346041

0,48027876

0,05093049

TIEMPO

LECTURA ANILLO CARGA CARGA ∆L ∆L ∆H ∆H Ѳ Ac τ σ

(min)DE CARGA

(E-4") (KN) (Kg)

(E-4mm

) (cm)

(E-3mm

)(cm

)(radian

es) (cm^2)(Kg/

cm^2)(Kg/cm^2)

0,6 100,0115

20351,1755

5 0 0 0 01,570796327

19,6349541

0,05987007

0,101859164

0,12 200,0230

4972,3520

1 10,00001 0 0

1,570794327

19,6349041

0,11978722

0,101859423

0,17 300,0345

88063,5293

9 10,00001 0 0

1,570794327

19,6349041

0,17975099

0,101859423

0,24 400,0461

35414,7076

9 10,00001 1

0,0001

1,570794327

19,6349041

0,23976153

0,101859423

0,35 500,0576

91765,8869

1 30,00003 2

0,0002

1,570790327

19,6348041

0,29982037

0,101859942

0,49 600,0692

57117,0670

5 60,00006 5

0,0005

1,570784327

19,6346541

0,35992751

0,10186072

1,13 700,0808

31468,2481

1 110,00011 9

0,0009

1,570774327

19,6344041

0,42008449

0,101862017

1,5 800,0924

14829,4300

8 170,00017 15

0,0015

1,570762327

19,6341041

0,48029099

0,101863573

3,18 900,1040

071710,612

98 280,00028 25

0,0025

1,570740327

19,6335541

0,54055299

0,101866427

3,55 1000,1156

085211,796

79 290,00029 56

0,0056

1,570738327

19,6335041

0,60084984

0,101866686

4,4 1080,1248

960812,744

50 310,00031 68

0,0068

1,570734327

19,6334041

0,6491232

0,101867205

0.0E+00 1.0E-04 2.0E-04 3.0E-04 4.0E-04 5.0E-04 6.0E-04 7.0E-040

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

DEFORMACION HORIZONTAL (∆L) (cm^2)

ESFU

ERZO

CO

RTAN

TE (τ

) (Kg

/cm

^2)

LA GRAFICA NO DIO POR MAS QUE SE TRATARON DE MOVER LOS

CALCULOS Y REORGANIZARLOS.

0.0E+00 5.0E-05 1.0E-04 1.5E-04 2.0E-04 2.5E-04 3.0E-04 3.5E-040.0E+004.0E-048.0E-041.2E-031.6E-032.0E-032.4E-032.8E-033.2E-033.6E-034.0E-034.4E-034.8E-035.2E-035.6E-036.0E-036.4E-036.8E-037.2E-037.6E-038.0E-038.4E-03

00.00001

0,0002

σ2 0,00078

0.00380.0043

0.005

ε VERTICALES (∆H) VS ε HORIZONTALES (∆L)

DEFORMACIONES HORIZONTALES (∆L) (cm^2)

DEF

ORA

MCI

ON

ES V

ERTI

CALE

S (∆

H) (

cm^2

)

LA GRAFICA NO DIO POR MAS QUE SE TRATARON DE MOVER LOS

CALCULOS Y REORGANIZARLOS.

-0.01 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.110

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

τmax1 0,089

τmax2 0,81

τmax3 1,61f(x) = 7.04241362002235 x

RESISTENCIA AL CORTE (τ`) VS ESFUERZOS PRINCIPALES (σ`)

ESFUERZOS PRINCIPALES (σ`) (Kg/cm^2)

RESI

STEN

CIA

AL C

ORT

E (τ

`) (K

g/cm

^2)

7. Análisis de resultados.

Al analizarse la muestra de suelo de arena de guamo se pudo observar la no

existencia de cohesión, por tanto la gráfica esfuerzo cortante versus esfuerzo

normal comienza en cero.

8. CONCLUSIONES.

-El ensayo de corte directo es realmente importante en la vida experimental de un

ingeniero civil, debido a que en nuestra zona o terreno existen gran variedad de

suelos los cuales nos proveen de grandes o débiles resistencias al ser sometidos

a un esfuerzo o velocidades distintas, dividendo esto los suelos en resistentes o

poco resistentes según su demora en la falla.

-Siendo comparados los resultados obtenidos con los resultados reales de

muestras analizadas, se denota, que en una muestra de material es posible

encontrar todo tipo de comportamiento de resistencia al corte, siendo un punto

específico el tiempo, los cambios bruscos que presenta esta muestra al ser

aplicada una carga con una velocidad determinada.

-Durante el ensayo hay rotación de los esfuerzos principales, lo que puede o no

corresponder a las condiciones de campo. Aun más, la ruptura puede no ocurrir en

un plano de debilidad, puesto que ella tiene que ocurrir cerca a un plano horizontal

en la parte media de la muestra. La localización fija del plano de ruptura en el

ensayo puede ser una ventaja en la determinación de la resistencia al corte a lo

largo de planos reconocidamente débiles dentro del material del suelo y para

analizar las interfaces entre materiales diferentes.

-Los esfuerzos y los desplazamientos no están distribuidos uniformemente dentro

de la muestra y no puede definirse una altura apropiada para calcular las

deformaciones o cualquier otra cantidad. La baja velocidad de desplazamiento

asegura la disipación de los excesos de presión de los poros, pero también

permite el flujo plástico de suelos cohesivos blandos.