Manual de Mecanica de Suelos

Facultad de Ciencia, Tecnología y Ambiente | Ingeniería Civil

MECÁNICA

DE

SUELOS

MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO

MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO UCA

1 Elaborado por: Adriana Bello y Henry Rodríguez

Manual Practicas de Laboratorio

Mecánica de Suelos

Elaborado por:

Br. Adriana Massiel Bello Herrera

Br. Henry Ramón Rodríguez González

Revisado por:

Ing. Jean Carlos Gutiérrez Gutiérrez

Encargado de los Laboratorio de Ingeniería - UCA

Aprobado por:

Ing. Otoniel Baltodano Peña

Coordinador Ingeniería Civil-UCA

2013

UNIVERSIDAD CENTROAMERICANA, UCA

Universidad Centroamericana (UCA), Managua, Nicaragua

Rotonda Rubén Darío 150 metros al oeste.

Apartado Postal 69

WEB: www.uca.edu.ni

Contenido:

http://www.uca.edu.ni/



Introducción: ...................................................................................................... 3

Normas Generales de Laboratorio: .......................................................................... 4

Laboratorio 1: Exploración, muestreo y contenido de humedad .................................... 6

Laboratorio 2: Determinación de la gravedad especifica de los suelos ........................ 10

Laboratorio 3: Determinación de las relaciones volumétricas de los suelos ................. 18

Por medio de un peso de Mercurio desplazado .................................................... 22

Laboratorio 4: Determinación del análisis granulométrico de los suelos ....................... 24

Laboratorio 5: Determinación de los límites de consistencia o de atterberg de los suelos

...................................................................................................................... 30

Laboratorio 6: Ensaye de compactación de suelos “Método Proctor estándar” ............ 37

Laboratorio 7: Ensaye de compactación de suelos “Método Proctor Modificado” ......... 44

Laboratorio 8: Ensaye de valor relativo soporte ó relación de soporte de california ...... 50

Laboratorio 9: Ensaye de penetración normal (Standard Penetration test) .................... 58

ANEXOS ........................................................................................................... 63



Introducción:

Las prácticas de laboratorio de Mecánica de Suelos son fundamentales para

complementar la base teórica que se recibe.

Cada guía de este manual se ha diseñado para que el estudiante pueda realizar la

sesión de laboratorio; en cada una, se da cierta base teórica acorde al ensayo a

realizar, se indica todo el procedimiento que se debe seguir y se señala los

espacios necesarios para anotar los resultados y discusiones a las interrogantes

que se plantean en la evaluación.

El profesor o instructor de laboratorio tendrá una labor de asesoramiento, ayuda y

revisión. Esta labor se desarrollará por grupos de trabajo los cuales deben ser –

formados naturalmente- previo al inicio del curso de Materiales de Construcción.

Los integrantes de los grupos de trabajo no deben exceder los tres miembros.

Cada grupo dispone de tres horas para desarrollar y concluir la experiencia; dos

de estas tres horas deben ser utilizadas en la realización del ensaye y la adquisición

de datos.

El programa del curso está constituido de 9 sesiones prácticas; que abordan

temas de gran interés para ingenieros civiles, ya que una función básica de la

ingeniería civil es la de satisfacer las necesidades de la sociedad, las temáticas

abordadas en estos laboratorios complementan el aprendizaje de la asignatura

Materiales de Construcción y le da a los estudiantes las bases necesarias para

cursas la asignatura Diseño de Cimientos.

El aprovechamiento óptimo de cada experiencia depende en gran medida de la

planeación anticipada y adecuada de la misma, esto implica una buena

documentación de acuerdo al tema y una interpretación precisa de la guía

correspondiente presentada en este manual.



Normas Generales de Laboratorio:

1. Nunca trabajar en el laboratorio si no hay un profesor o instructor que se dé

cuenta de lo que haces

2. Preparar el experimento de laboratorio leyéndolo de antemano. Haz las

preguntas necesarias acerca de lo que no te resulte claro. Anota todas las

precauciones que debes tomar

3. Usar ropa apropiada para el laboratorio. En el laboratorio de ingeniería es

obligatorio el uso de zapatos cerrados. Evitar el uso de uso de joyas o

artículos que cuelguen.

4. Mantener el área de trabajo libre de libros y materiales que no sean necesarios

para tu trabajo. Esto incluye no usar computadora portátil

5. En caso de ser necesario usar gafas de seguridad

6. Usar los aparatos únicamente como se indica en el manual o según las

instrucciones del profesor.

7. Cuando se rompa algún equipo u objeto, sin importar el tipo material, informar

de inmediato a tu profesor.

8. Informar de inmediato al docente en caso de cualquier lesión, accidente o

destrozo. También avisa si sospechas que algo no funciona correctamente, por

ejemplo sonidos extraños

9. Trabaja en silencio para que puedas escuchar cualquier aviso sobre precauciones

y seguridad.

10. Interésate por conocer la ubicación de los extinguidores y la salida de

emergencia más cercana.

11. Cuando termines tu trabajo, dejar todo el equipo a como lo encontraste



Universidad Centroamericana

Facultad de Ciencia, Tecnología y Ambiente

Coordinación de Ingeniería Civil

Mecánica de Suelos

Laboratorio Nº1:

Exploración, muestreo y contenido de humedad



I. Introducción:

En los proyectos de Ingeniería, tanto en obras horizontales como en obras verticales, se necesita tener información veraz acerca de las propiedades físico-mecánico de los suelos donde se pretende cimentar la obra. Por lo que deberá hacerse un plan de exploración y muestreo en el área donde se desea realizar el proyecto. La exploración deberá consistir en la investigación del subsuelo, con el objetivo de poder obtener muestras de suelo a la que se le realizaran en el laboratorio ensayes básicos de clasificación, densidad, humedad, etc. En dependencia de la información que se necesite y de los ensayes de laboratorio se define el tipo de exploración y la forma de muestreo de los suelos.

II. Objetivos:

Objetivo General:

Efectuar un método de exploración de campo (sondeo manual)

Objetivos Específicos:

Adquirir conocimientos teórico-prácticos en la exploración de los suelos Desarrollar habilidades para poder realizar un muestreo adecuado de los

suelos, así como la identificación en el campo de los suelos, considerándose su textura, plasticidad, color, etc.

Observar la variación de la humedad, en las muestras obtenidas en el campo a diferentes profundidades

III. Material y Equipo:

Pala

Barra

Posteadora

Palín doble

Balanza de 0.1 gr. de sensibilidad

Tara para humedad

Horno

Cucharón

Charola

Bolsas plásticas, tarjetas para Identificar las muestras



IV. Procedimiento Experimental:

1. Sondeo manual

Localizar el sitio donde se realizará la excavación

Limpiar la superficie del terreno con una pala, retirar la materia orgánica

superficial

Definir el área de la de la excavación (rectangular o elíptica), la cual estará en dependencia del equipo a utilizar

Realizar la excavación, inicialmente se utilizará la barra y la pala. A medida

que se profundiza se pueden ir utilizando el resto del equipo (palín doble, posteadora, etc), en dependencia del tipo de suelo que se encuentre que facilite el trabajo de excavación

Al ir avanzando en la excavación se debe ir observando la variación de los

estratos, considerando básicamente el tamaño de las partículas y el color, los distintos estratos que se obtengan se deben colocar a un lado de la excavación separados entre sí y en el orden que se van obteniendo

Cuando se llegue a la profundidad proyectada (1.5 m), se procede a la

descripción de los suelos que corresponden a cada estrato. Luego se muestrea cada estrato por separado, esto consiste en colocar suficiente cantidad de material de cada estrato en bolsas de plástico con su correspondiente tarjeta que identifica a cada muestra y posteriormente trasladarla al laboratorio

Cerrar la excavación con el material antes extraído, de tal manera que se

coloque el suelo a como estaba en su estado natural, o sea depositando el suelo en orden inverso a como se extrajo



2. Contenido de humedad

Tomar una muestra representativa del estrato a evaluar

Obtener el peso húmedo de la muestra

Colocar la muestra en una tara y depositarlo en el horno hasta obtener peso constante

o Temperatura del horno: 105 °C a 115 °C o Tiempo de la muestra en el horno: 24 horas

Retirar la muestra del horno, dejarla enfriar y determinar su peso seco

Nota: En el reporte deberá adjuntarse la siguiente información: 1. Plano de localización del sitio en estudio. 2. Plano de ubicación de sondeos.

3. Perfil estratigráfico, conteniendo la descripción de los suelos encontrados.

4. Tarjeta que identifica cada muestra obtenida conteniendo;

Nombre del Proyecto, Localización de los Sondeos, Número de Sondeo, Número de Muestra, Profundidad de la Muestra, Descripción del Suelo, Color de la Muestra.

5. Simbología de los suelos más importantes:

Arcilla limo arena grava mat. Orgánica roca






Mecánica de Suelos

Laboratorio Nº2:

Determinación de la gravedad especifica de los suelos

(ASTM D-558; AASHTO T 93-86)



I. Introducción: Se puede definir como Gravedad Específica de los Suelos, a la relación del peso en el aire, de un volumen dado de partículas sólidas, al peso en el aire de un volumen igual de agua destilada a una temperatura de 4º C.

El valor de la Gravedad Específica de un Suelo queda expresado por un valor

abstracto; además de servir para fines de clasificación, interviene en la mayor

parte de los cálculos de la Mecánica de Suelos.

La densidad de los suelos varía comúnmente entre los siguientes valores:

II. Objetivos: Objetivo General:

Determinar el peso promedio por unidad de volumen de partículas sólidas que constituyen un suelo


Familiarización con el método general de obtención de la gravedad especifica

Hacer buen uso del equipo de laboratorio

Cenizas Volcánicas 2.20 a 2.50

Suelos Orgánicos 2.50 a 2.65

Arenas y Gravas 2.65 a 2.67

Limos Inorgánicos 2.67 a 2.72

Arcillas poco Plásticas 2.72 a 2.78

Arcillas medianamente plásticas y muy plásticas 2.78 a 2.84

Arcillas Expansivas 2.84 a 2.88

Suelos con Abundante Hierro 3.00




Matraz aforado de cuello largo (frasco volumétrico), de 500 cc. de capacidad a temperatura de calibración de 20ºC

Agua Destilada

Alcohol

Dispositivo de succión neumática, capaz de producir el grado de vacío (opcional)

Dispositivo para calentar agua, con temperatura controlable

Balanza de un centésimo de grado de aproximación y capacidad de 1Kg

Horno a temperatura constante de 100 a 110º C

Desecador

Batidor Mecánico

Termómetro con aproximación de 0.1º C, graduado hasta 50º C

Cápsulas para evaporación

Pipeta ó cuenta-gotas (gotero)

Embudo de vidrio de conducto largo


Para el cálculo de la gravedad específica se necesita el dato del peso del frasco

volumétrico lleno con agua destilada hasta la marca de aforo, a la temperatura de

ensaye.

Este valor se toma por lo general de una curva en que están ploteados los pesos

del frasco más agua vs. la temperatura. Esta gráfica llamada curva de

calibración, puede ser determinada experimentalmente o por medios teóricos.

Antes de realizar el ensaye es necesario hacer la limpieza y calibración al frasco

volumétrico.

1. Procedimiento para la limpieza del frasco

Preparar una “Mezcla Crómica”, disolviendo en caliente 60 grs., de Dicromato de Potasio en 300 cc., de agua destilada; dejar enfriar la solución y añadir 460 cc., de Ácido Sulfúrico comercial, de manera que escurra por las paredes del recipiente en que se forma la solución

Con la mezcla crómica enjuagar el frasco para eliminar la grasa que pueda tener adherida en su interior, enjuagar nuevamente con agua destilada y escurrir perfectamente bañando el interior con alcohol, para eliminar los residuos de agua, finalmente vuelva a enjuagar el frasco con éter sulfúrico. Para facilitar la eliminación de los vapores del éter, es recomendable colocar el frasco boca abajo durante 10 min



A falta de mezcla crómica puede lavarse el frasco con solución jabonosa, repitiendo lo expuesto en el inciso No. 2

2. Procedimiento para la calibración del frasco volumétrico

La calibración del Frasco Volumétrico debe efectuarse cada 18 meses y su procedimiento práctico es el siguiente:

A. Procedimiento Práctico:

1. Determinar el peso del frasco volumétrico, seco y limpio con una aproximación de 0.01gr. (Wf)

2. Llenar el frasco volumétrico con agua destilada a la temperatura ambiente hasta 0.5 cm., debajo de la marca de enrasé o marca de aforo y déjese reposar durante unos minutos

3. Medir la temperatura del agua contenida en el frasco, con aproximación de 0.1º C, colocando el bulbo del termómetro en el centro del frasco volumétrico

4. Con una pipeta ó cuenta-gotas, completar el volumen del frasco con agua destilada de modo que la parte interior del menisco coincida con la marca de aforo

5. Secar cuidadosamente el interior del cuello del frasco volumétrico con un papel absorbente, respetando el menisco

6. Pesar el frasco lleno con agua hasta la marca de aforo, con aproximación de 0.01gr. (Wfw)

7. Repetir las etapas del No. 3 al No. 6, a la misma temperatura aproximadamente con que se trabajó la primera vez

8. Repetir las etapas del No. 2 al No. 7, en otros dos ambientes, uno a temperatura de 5 a 10º C mayor que el primer ensaye, y otro a una temperatura de 5 a 10º C menor que el primer ensaye



9. Representar en una gráfica los resultados de los pesos obtenidos (peso del frasco lleno de agua), en función de las respectivas temperaturas, teniendo como ordenadas el peso del frasco lleno de agua (Wfw), y en las abscisas la temperatura

B. Procedimiento Teórico

Los puntos de la curva de calibración se pueden obtener por la sustitución de diferentes temperaturas en la siguiente ecuación:

Wfw = Wf + Vf (1 - T.E) (w - a)

Dónde:

Wfw = Peso del frasco + agua

Wf = Peso del frasco seco y limpio

Vf = Volumen calibrado del frasco a Tc.

T = T – Tc

T = Temperatura en grados centígrados a la cual se desea Wfw.

Tc = Temperatura de calibración del frasco = 20º C

E = Coeficiente término de expansión cúbica del Pyrex,

igual a 0.1 x 10-4/OC.

w = Peso unitario del agua a temperatura de ensaye.

a = Peso unitario del aire a temperatura T y presión

atmosférica 0.001 gr/cm³.



3. Determinación de la gravedad específica

3.1. Procedimiento de Ensaye en Suelos no Cohesivos (Granulares) a. Pesar 80 gr., aproximadamente de suelo previamente secado al horno y enfriado

(Ws)

b. Pasar la muestra cuidadosamente a un frasco volumétrico seco y limpio, previamente calibrado, según se indicó en los incisos anteriores, llenar éste con agua destilada hasta la mitad del frasco

c. Eliminar el aire atrapado en la muestra por calentamiento del frasco durante 15 min., o utilizando el método indicado por el profesor de la materia

d. Añadir con cuidado agua destilada hasta la marca de enrase, verificando que no quede aire atrapado en la muestra; si existiera aire atrapado en la muestra, elimínelo por el método utilizado en el paso anterior

o La presencia de materia orgánica puede producir el efecto de aire no

removido a causa de los gases que se forman en contacto con el agua. La

materia orgánica podrá descubrirse por olor y por la formación de una

película oleaginosa en la superficie del agua

o Si ésta materia existe el método del vacío debe sustituirse por más efectivo

para remover gases; éste método puede ser ebullición de la suspensión de

un baño de Glicerina durante 30 min., añadiendo de cuando en cuando

más agua destilada para impedir la calcinación de la muestra, en todo

momento el frasco volumétrico debe estar lleno hasta su mitad; tras este

período déjese enfriar el frasco a la temperatura ambiente y aplíquese lo

escrito anteriormente en el acápite a

e. Desairada la suspensión añadir agua destilada hasta que el borde interior del menisco coincida con la marca de aforo

f. Verificar si el menisco está bien enrasado, y que el frasco en su parte exterior esté seco y limpio; pesar el frasco más el agua más el suelo contenido en él (Wfws), con una aproximación de 0.1 gr



g. De inmediato determinar la temperatura de la suspensión con aproximación de 0.01º C., introduciendo el bulbo de un termómetro hasta el centro del frasco volumétrico

h. Sacar el agua y el suelo del frasco sin perder nada y dejar limpio el frasco

i. Introducir la muestra al horno por un tiempo de 24hrs., a una temperatura de 110º C

j. Sacar la muestra del horno, dejar enfriar y determinar su peso seco (Ws) con aproximación 0.1gr

k. Calcular la gravedad específica con la formula siguiente:

WfswWsWfw

WsGs

Dónde:

Ws = Peso seco del suelo

Wfsw = Peso del frasco + peso del suelo + peso del agua.

Wfw = Peso del frasco + peso del agua (de la curva de calibración).

Gs = Gravedad específica de las partículas sólidas del suelo.



3.2. Procedimiento de Ensaye en Suelos Cohesivos

La muestra de suelo a ser ensayada, se criba por el tamiz No. 10; del material que pasa por el tamiz No. 10, se pesan aproximadamente 60 gr. de material seco

Agregar agua hasta obtener una consistencia pastosa

Colocar la pasta dentro del frasco volumétrico, calibrado

Extraer el aire atrapado como se hizo en los pasos del No. 3 al No. 6, del procedimiento para suelos no cohesivos

Pesar el frasco más agua, más suelo, (Wsw)

Sacar el agua y el suelo del frasco sin perder nada y dejar limpio el frasco

Introducir la muestra al horno por un tiempo de 24hrs., a una temperatura de 110º C

Sacar la muestra del horno, déjela enfriar y determinar su peso seco (Ws) con aproximación 0.1gr

Calcular la gravedad específica con la formula siguiente:

WfswWsWfw

WsGs

Dónde:

Ws = Peso seco del suelo

Wfsw = Peso del frasco + peso del suelo + peso del agua

Wfw = Peso del frasco + peso del agua (de la curva de calibración)

Gs = Gravedad específica de las partículas sólidas del suelo






Mecánica de Suelos

Laboratorio Nº3:

Determinación de las relaciones volumétricas de los

suelos

I. Introducción:



La determinación de las relaciones volumétricas de los suelos son importantísimas, para el manejo compresible de las propiedades mecánicas de los suelos y un completo dominio de su significado y sentido físico; es imprescindible para poder expresar en forma asequible los datos y conclusiones de la Mecánica de Suelos. Su determinación es, en principio muy sencilla pero se experimenta considerable dificultad cuando se refiere absoluta exactitud, es necesario un estudio cuidadoso de todos los aspectos y observaciones. Se entiende por Relaciones Volumétricas, las relaciones de volúmenes como: Relación de Vacío “e”. Se llama Relación de Vacíos, Oquedad o Índice de poros a la relación entre el volumen de los vacíos y el de los sólidos de un suelo

e = Vv Vs

La cual puede variar de cero hasta infinito, en la práctica no suele hallarse valores menores de 0.25 (arenas muy compactas con finos) ni mayores de 15, en caso de arcillas comprensibles.

II. Objetivos:

Objetivo General:

Determinar el valor numérico de las relaciones de volúmenes en base a los datos de las dos pruebas anteriores (humedad y gravedad específica)






Balanza de 0.01 gr. de aproximación

Parafina

Taras

Hornos

Cocina

Cesta de alambre para balanza hidrostática

Cápsula de vidrio

Plaquitas enrazadoras


Existen diferentes métodos para determinar en el Laboratorio las relaciones de volúmenes.

4.1. Método A

Por moldeo de un volumen conocido de una muestra inalterada

1. Moldear un espécimen de forma y dimensiones conocidas ya sea cilíndrica o rectangulares

2. Medir las dimensiones del espécimen y calcule el volumen

del mismo (Vm)

3. Pesar en una balanza la muestra y anotar su peso (Wm) 4. De la parte central del espécimen se tomara una muestra

para determinación del contenido de humedad 5. Calcular el contenido de humedad (W)



6. Calcular la e; n; Ws; Sw con las formulas siguientes:

100 x wGs

S

100 x 1

1Vm Gs

1

xe

e

en

Wse

W

WmWs

4.2. Método B.

Por medio de la Balanza Hidrostática

1. Tomar una muestra inalterada representativa del suelo a muestrear

2. Pesar la muestra y anotar su peso (Wm) = A

3. Recubrir la muestra con parafina hasta que quede

completamente impermeable

4. Pesar la muestra con parafina y anótese su peso (B)

5. Introducir la muestra en la cesta y tomar el peso sumergido de la muestra más parafina ( C )

6. De la parte central del espécimen tomar una muestra para

determinación del contenido de humedad

Dónde:

Ws = Peso de las partículas sólidas.

e = Relación de vacíos.

Wm = Peso de la muestra.

w = Peso específico del agua a temperatura de ensaye.

w = Contenido de humedad.

Vm = Volumen de la muestra.

%n = Porcentaje de porosidad.



7. Calcular las relaciones con las siguientes formulas.

100 x .

100 1

%

1 - Vm w Gs

e

w 1

Wm Ws

V" V´-Vm

Wm-B"

´

e

WGsSw

xe

en

Ws

ParafinaV

w

CBV

4.3. Método C

Por medio de un peso de Mercurio desplazado

1. Tomar una muestra inalterada de tamaño pequeño y determine su peso Wm

2. Llenar de mercurio una cápsula de vidrio de forma y dimensiones conocidas, con las plaquitas de vidrio enrasar el mercurio, anotando el peso del mercurio más la cápsula (L)

3. Introducir la muestra en la cápsula de vidrio que contiene el mercurio, y con las plaquitas de vidrio presionándola, remover el exceso de mercurio que es desplazado

Dónde:

V´ = Volumen de la muestra más parafina.

V” = Volumen de la parafina.

Vm = Volumen de la muestra.

B = Peso de la muestra más parafina.

C = Peso de la muestra más parafina sumergido.

Parafina = Peso específico de la parafina.

w = Peso específico del agua.



4. Retirar la muestra de la cápsula, anotando el nuevo peso de la cápsula más el mercurio (S).

5. Introducir la muestra en el horno y determine su peso seco (Ws)

100 e

x GsS

100 x 1

%

1 - Vm x x

1

x

e

en

Ws

wGse

w

WmWs

mercurio

SLVm

Dónde:

L = Peso del mercurio más la cápsula de vidrio.

S = Peso del mercurio más la cápsula después de

retirar la muestra.

mercurio = Peso específico del mercurio.






Mecánica de Suelos

Laboratorio Nº4:

Determinación del análisis granulométrico de los suelos

(método mecánico)

ASTM D-422; AASHT0 T 27-88



I. Introducción:

La variedad en el tamaño de las partículas de suelos, casi es ilimitada; por definición, los granos mayores son los que se pueden mover con la mano, mientras que los más finos son tan pequeños que no se pueden apreciar con un microscopio corriente. La manera de hacer esta determinación es por medio de tamices de abertura

cuadrada. El procedimiento de ejecución del ensaye es simple y consiste en tomar

una muestra de suelo de peso conocido, colocarlo en el juego de tamices

ordenados de mayor a menor abertura, pesando los retenidos parciales de suelo

en cada tamiz. Esta separación física de la muestra en dos o más fracciones que

contiene cada una de las partículas de un solo tamaño, es lo que se conoce como

“Fraccionamiento”.

La determinación del peso de cada fracción que contiene partículas de un solo

tamaño es llamado “Análisis Mecánico”. Este es uno de los análisis de suelo más

antiguo y común, brindando la información básica por revelar la uniformidad o

graduación de un material dentro de rangos establecidos, y para la clasificación

por textura de un suelo.

.

II. Objetivos:

Objetivo General:

Determinar experimentalmente la distribución cuantitativa del tamaño de las partículas de un suelo


Analizar su graduación en base a los coeficientes de uniformidad (Cu) y Curvatura (Cc)





Juego de tamices 3”, 2 ½”, 2”, 1 ½“, 1”, ¾“, ½“, 3/8”, No. 4, No. 10, No. 40, No.200, tapa y fondo

Balanza de 0.1gr. de sensibilidad

Mortero con su pisón

Horno con temperatura constante de 100 – 110º C

Taras

Cuarteador

IV. Procedimiento:

1. Método Análisis Mecánico

1.1. Material mayor que el tamiz No. 4

El material retenido en el tamiz No. 4, se pasa a través de los tamices, 3”, 2 ½”, 2”, 1½”, 1”, ¾”, ½”, 3/8”, No. 4 y fondo, realizando movimientos horizontales y verticales

Pesar las fracciones retenidas en cada tamiz y anotarlas en el registro

correspondiente 1.2. Material menor que el tamiz No. 4

Poner a secar la muestra en el horno a una temperatura de 105 a 110º C por un período de tiempo de 12 a 24 horas

Dejar enfriar la muestra a temperatura ambiente y pesar la cantidad requerida para realizar el ensaye

Si el suelo es arenoso se utilizar aproximadamente 200grs

Si el suelo es arcilloso se utilizar aproximadamente 150grs

Disgregar los grumos (terrones), del material con un pisón de madera para evitar el rompimiento de los gramos

Colocar la muestra en una tara, agregándole agua y dejarla remojar hasta que se

puedan deshacer completamente los grumos



Vaciar el contenido de la tara sobre el tamiz No. 200, con cuidado y con la ayuda de agua, lavar lo mejor posible el suelo para que todos los finos pasen por el tamiz. El material que pasa a través del tamiz No. 200, se analizará por otros métodos en caso sea necesario

El material retenido en el tamiz No. 200 después de lavado, se colocara en una tara, lavando el tamiz con agua

Secar el contenido de la tara en el horno a una temperatura de 100 – 110º C por 24 horas

Con el material seco en el paso anterior, se colocara el juego de tamices en orden progresivo, No. 4, No. 10, No. 40, No. 200 y al final el fondo, vaciando el material previamente pesado

Agitar el juego de tamices horizontalmente con movimientos de rotación y verticalmente con golpes secos de vez en cuando. El tiempo de agitación depende de la cantidad de finos de la muestra, pero por lo general no debe ser menor de 15 minutos

Inmediatamente realizado el paso anterior pesar las fracciones retenidas en cada tamiz, y anotarlas en el registro correspondiente

V. Análisis y presentación de datos

En el análisis por tamices se obtienen los resultados de pesos parciales retenido en cada

uno de ellos

1. Calcular los porcentajes retenidos parciales, los porcentajes acumulativos, los

porcentajes que pasan por cada tamiz

2. Presentar resultados en forma gráfica que tabular

La presentación gráfica se efectúa por medio de la curva granulométrica,

que es la curva de los porcentajes que pasa por cada tamiz, esta curva se

gráfica en papel semilogaritmico. En las ordenadas (escala natural del

papel) se anotan los porcentajes que pasa y en las abscisas (escala

logarítmica del papel) se anotan los diámetros de los tamices en

milímetros.



Tamaño de las aberturas de los tamices normalizados

TAMIZ ABERTURA (mm)

3” 76.2

2 ½” 63.5

2” 50.8

1 ½” 38.1

1” 25.4

¾ “ 19.1

½ “ 12.7

3/8 “ 9.52

¼ “ 6.35

No. 4 4.76

No. 10 2.00

No. 40 0.420

No. 200 0.075

3. A partir de la curva granulométrica, deducir en primera instancia el tipo de

suelo principal y los componentes eventuales

4. Encontrar el diámetro efectivo de los granos (D10); que es el tamaño

correspondiente al 10% en la curva granulométrica y se designa como D10.

Otros tamaños definidos estadísticamente que son útiles incluyen D60; D30.

5. La uniformidad del suelo se puede definir estadísticamente de varias maneras, un

índice antiguo pero útil, es el coeficiente de Uniformidad Cu que se define.

10

60

D

DCu

6. Para clasificación de suelos es útil definir un dato complementario de uniformidad

como es el coeficiente de curvatura (Cc) definido como:

D10 x 60

)30( 2

D

DCc

Los suelos bien graduados; CC entre 1 y 3.

- Las Gravas bien graduadas tienen Cu > 4

- Las Arenas bien graduadas tienen Cu

> 6



Análisis Granulométrico

Nombre del proyecto: _________________________________________________

Localización: __________________________________________________________

Sondeo No.:___________________ Muestra No.___________________________

Profundidad (m):________________ Fecha: ______________________________

TAMIZ NO. PESO RETENIDO

PARCIAL EN GRAMOS

% RETENIDO PARCIAL

% RETENIDO ACUMULATIVO

% QUE PASA POR

EL TAMIZ

1 ½

1”

¾ “

½ “

3/8 “

No. 4

PASA No. 4

SUMA

ANÁLISIS GRANULOMETRICO DEL MATERIAL QUE PASA EL TAMIZ NO. 4 (LAVADO)

TAMIZ NO. PESO RETENIDO

PARCIAL EN GRS. % RETENIDO

PARCIAL % RETENIDO

ACUMULATIVO

% QUE PASA POR

EL TAMIZ

10

40

200

PASA 200

SUMA

Lavado por No. 200

Ensaye no.:_____________ Ensaye No.: ________________________

Peso seco: _____________ Peso seco: ________________________

Peso seco lavado: ______________ Peso seco lavado: __________________

Diferencia: ____________________ Diferencia: _____________________

Pasa No. 200: ________________ Pasa No. 200: ___________________






Mecánica de Suelos

Laboratorio Nº6:

Determinación de los límites de consistencia o de

atterberg de los suelos

ASTM D 4318, AASHTO T 89-90 y T 90-87



I. Introducción:

Las propiedades de un suelo formado por partículas finamente divididas, como una arcilla no estructurada dependen en gran parte de la humedad. El agua forma una película alrededor de los granos y su espesor puede ser determinante del comportamiento diferente del material. Cuando el contenido de agua es muy elevado, en realidad se tiene una suspensión muy concentrada, sin resistencia estática al esfuerzo cortante; al perder agua va aumentando esa resistencia hasta alcanzar un estado plástico en que el material es fácilmente moldeable; si el secado continua, el suelo llega a adquirir las características de un sólido pudiendo resistir esfuerzos de compresión y tensión considerable.

Arbitrariamente Atterberg marcó las fronteras de los cuatro estados en que pueden

presentarse los materiales granulares muy finos mediante la fijación de los límites

siguientes: Líquido (L.L), Plástico (L.P.), y de contracción (L.C.) y mediante ellos se

puede dar una idea del tipo de suelo en estudio.

El límite líquido es la frontera entre el estado líquido y el plástico; el límite plástico es la

frontera entre el estado plástico y el semi-sólido y el límite de contracción separa el estado

semi-sólido del sólido. A estos límites se les llama límites de consistencia.

II. Objetivos:

Objetivo General:

Determinar experimentalmente los diferentes límites de consistencia de un suelo


Introducir al estudiante al procedimiento de la determinación de los límites; líquidos, plásticos y de contracción de una muestra de suelo

Determinar mediante fórmulas los diferentes índices de consistencia de un suelo





Aparato de Arturo Casagrande, incluyendo la solera plana y el ranurador trapezoidal

Espátulas flexibles

Cápsula de porcelana

Tamiz No. 40

Atomizador

Balanza con sensibilidad de 0.01gr

Horno con temperatura constante de 100 a 110º C

Taras con su tapa

Vidrio esmerilado o papel absorbente

Cápsula metálica cilíndrica para límites de contracción

Cápsula de vidrio de dimensiones conocidas

2 Plaquitas enrrasadoras

Mercurio (azogue vivo)


4.1. Determinación del Límite Líquido (LL)

Los ensayes de consistencia se hacen solamente con la fracción de suelo que pasa por el

tamiz No. 40.

1. Después de secar la muestra de suelo, cribar a través del tamiz No. 40 desechando el que quede retenido

2. Antes de utilizar la “Copa de Casagrande”, debe ser ajustada (calibrada), para que la copa tenga una altura de caída de 1 cm., exactamente

3. Del material que pasó por el tamiz No. 40 tomar aproximadamente unos 100 gramos,

colocarlo en una cápsula de porcelana y con una espátula se hace una mezcla pastosa, homogénea y de consistencia suave agregándole una pequeña cantidad de agua durante el mezclado

4. Parte de esta mezcla colocarla con la espátula en la copa de Casagrande formando

una torta alisada de un espesor de un (1) cm., en la parte de máxima profundidad. Una altura menor aumenta el valor del límite líquido



5. El suelo colocado en la “Copa de Casagrande”, dividirlo en la parte media en dos porciones utilizando para ello un ranurador, de manera que permanezca perpendicular a la superficie inferior a la copa

Para suelos arcillosos con poco o ningún contenido de arena hágase la ranura con un

solo movimiento suave y continúo

6. Después de asegurarse de que la copa y la base están limpias y secas, dar vuelta a la manija del “Aparato de Casagrande”, uniformemente a razón de 2 golpes por segundo, contando el número de golpes requeridos hasta que se cierre el fondo de la ranura en una distancia de 1 cm. Si la ranura se cierra antes de los 10 golpes, sacar el material se vuelve a mezclar y se repiten los pasos 4, 5 y 6

7. Después que el suelo se ha unido en la parte inferior de la ranura, tomar aproximadamente unos 10 gramos del suelo; anotar el peso húmedo, el No. de golpes obtenidos y determinar el peso seco

8. Repetir los pasos 2, 4, 5, 6 y 7; con el propósito de obtener puntos menores de 25 golpes y mayores de 25 golpes

9. Determinar el porcentaje de humedad correspondiente a cada número de golpes y construirla la curva de fluidez en papel semi-logarítmico

10. El límite líquido define cuando el contenido de agua en la curva de fluidez corresponda a 25 golpes.



4.2. Determinación del Limite Plástico (LP)

1. Tomar aproximadamente la mitad de la muestra que se usó en límite líquido,

procurando que tenga una humedad uniforme cercana a la humedad optima,

amasarlo con la mano y rodarlo sobre una superficie limpia y lisa, como una hoja

de papel o un vidrio hasta formar un cilindro de 3 mm, de diámetro y de 15 a 20 cm

de largo 2. Amasar la tira y volver a rodar, repitiendo la operación tantas veces como se

necesite para reducir, gradualmente, la humedad por evaporación, hasta que el

cilindro se empiece a endurece 3. El límite plástico se alcanza cuando el cilindro se agrieta al ser reducido a 3mm de

diámetro

4. Inmediatamente dividir en proporciones y poner los pedazos en dos taras

5. Pesar en la balanza de 0.01 gr., y registrar su peso

6. Introducir la muestra en el horno por un período aproximado de 24 horas y determinar el peso seco

7. Con los datos anteriores calcular el contenido de agua en porcentaje. Si la diferencia de los dos % no es mayor que 2% se promedian y en caso contrario se repite el ensaye

8. El promedio es el valor en porcentaje del Límite Plástico

4.3. Determinación del Límite de Contracción (LC)

1. Tomar 30 grs., del material que pase la malla No. 40 y añadir agua hasta formar una mezcla pastosa cuya consistencia sea aproximadamente la misma que la que tiene el suelo cuando su contenido de humedad es igual al límite líquido

2. Llenar la cápsula metálica con la muestra pastosa en tres capas aplicándole

20 golpes por capa

3. Una vez llena la cápsula metálica, alisar la superficie quitando el material sobrante con ayuda de una espátula

4. Pesar la cápsula metálica con la masa pastosa y anotar su peso

5. Depositar la cápsula metálica con la masa pastosa en el horno a una

temperatura de 100 a 110º C

6. Sacar del horno la cápsula con la muestra seca y estando a temperatura ambiente, pesar y registrar dicho peso (Ws)

7. Determinar el volumen de la cápsula metálica, llenándolo de mercurio

líquido y nivelando su superficie con las plaquitas enrazadoras; vaciar el



mercurio contenido en la cápsula metálica en una probeta graduada y anotar dicho volumen. (V1)

8. Determinar el volumen de la muestra seca (V2), de la manera siguiente:

Llenar la cápsula de vidrio con mercurio líquido y enrasar con ayuda de las

plaquitas enrazadoras

Introducir la muestra seca cuidadosamente evitando las burbujas de aire en el vaso lleno de mercurio, presionándole con las plaquitas enrazadoras. Al introducir la muestra seca, se desalojará una cantidad de mercurio igual al volumen de la muestra (V2)

9. Calcular el límite de contracción por la fórmula.

100 Ws

)( 21 xwVVWsWm

Lc

Dónde:

Lc = Límite de Contracción

Wm = Peso de la muestra húmeda.

Ws = Peso de la muestra seca.

V1 = Volumen de la muestra húmeda

V2 = Volumen de la muestra seca

w = Peso específico del agua a temperatura de ensaye.

El límite de contracción es muy útil para evaluar el comportamiento de cortes y

terraplenes principalmente en el posible surgimiento de grietas.

Suelos con L.C menor a 5%; suelos buenos.

Suelos con L.C. entre 5% y 10%; suelos regulares.

Suelos con L.C. entre 10% y 15%; suelos pobres.

Suelos con L.C. mayor 15%; suelos muy pobres



V. Formatos para recopilar información:

Datos de la determinación del límite líquido

Proyecto: Dueño:

Sondeo No. Muestra No. Ubicación:

Ensaye No. 1 2 3 4 5

Tara No.

No. de Golpes

Peso de Tara

Peso Muestra Humedad + Tara (grs)

Peso Muestra Seca + Tara (grs)

Peso de Agua

Peso de Muestra Seca

Porcentaje de Humedad






Mecánica de Suelos

Laboratorio Nº6:

Ensaye de compactación de suelos “Método Proctor

estándar”

ASTM D 698-91

AASHTO T 99-90



I. Introducción:

Se denomina compactación de suelos al proceso mecánico por el cual se busca mejorar las características de resistencia, compresibilidad y esfuerzo deformación de los mismos. Este proceso implica una reducción más o menos rápida de los vacíos, como consecuencia de la cual en el suelo ocurren cambios de volúmenes de importancia, fundamentalmente ligados a pérdida de volumen de aire. La compactación está relacionada con la densidad máxima o peso volumétrico seco máximo del suelo que para producirse es necesario que la masa del suelo tenga una humedad determinada que se conoce como humedad óptima.

La importancia de la compactación es obtener un suelo de tal manera

estructurado que posea y mantenga un comportamiento mecánico

adecuado a través de toda la vida útil de la obra.

Por lo general las técnicas de compactación se aplican a rellenos

artificiales, tales como cortina de presa de tierra, diques, terraplenes

para caminos y ferrocarriles, muelles, pavimentos, etc. Algunas veces

se hace necesario compactar el terreno natural, como en el caso de

cimentaciones sobre arena suelta.

.

II. Objetivos:

Objetivo General:

Determinar el peso volumétrico seco máximo (dmáx) que pueda alcanzar un material


Determinar la humedad óptima (Wópt.) a que deberá hacerse la compactación

Hacer buen uso del equipo de Laboratorio




Molde de compactación. Constituido por un cilindro metálico de 4” de diámetro interior por 4 ½ de altura y una extensión de 2 ½ “ de altura y de 4” de diámetro interior

Pisón metálico (martillo proctor) de 5.5 lbs. de peso (2.5 Kgs.) de 5 cm (2”) de diámetro

Guía metálica de forma tubular de 35 cm de largo aproximadamente

Regla metálica con arista cortante de 25 cm de largo

Balanza de 29 Kg de capacidad y 1.0 gr. de sensibilidad

Balanza de 500 gr., de capacidad y de 0.01 gr., de sensibilidad

Horno que mantenga una temperatura constante entre 100 – 110º C

Charolas metálicas

Probetas graduadas de 500 cm3

Extractor de muestras

Tara para determinar humedad

IV. Procedimiento Experimental: Se obtiene por cuarteo una muestra representativa, previamente secada al sol y que

según el método a usarse puede ser de 3, 7, 5 y 12 kilogramos.

1. De la muestra ya preparada esparcir agua en cantidad tal que la humedad resulte un poco menor del 10% y si el material es arenoso es conveniente ponerle una humedad menor

2. Revolver completamente el material tratando que el agua agregada se distribuya uniformemente

3. Pesar el molde cilíndrico y anotar su peso 4. La muestra preparada, colocarla en el molde cilíndrico en tres (3) capas,

llenándola en cada capa aproximadamente 1/3 de su altura y se compacta cada capa de la forma siguiente:

Se coloca el pistón de compactar con su guía, dentro del molde; se eleva el pistón hasta que alcance la parte superior y se suelta permitiendo que tenga una caída libre de 30 cms., se cambia de posición la guía, se levanta y se deja caer nuevamente el pistón. Se repite el procedimiento cambiando de lugar la guía de manera que con 25 golpes se cubra la superficie. Esta operación de compactación se repite en las tres capas del material.

5. Al terminar la compactación de las tres capas, quitar la extensión y con la regla metálica enrazar la muestra al nivel superior del cilindro

6. Limpiar exteriormente el cilindro y pesar con la muestra compactada anotando su peso. (Peso del material + cilindro)

7. Con ayuda del extractor de muestra sacar el material del molde y de la parte central del espécimen tomar aproximadamente 100 gr., y pesar en la balanza de 0.1 gr., se sensibiliza anotando su peso. (Peso húmedo)



8. Depositar el material en el horno a una temperatura de 100 a 110º C por un período de 24 horas, transcurrido este período determinar el peso seco del material

9. El material sacado del cilindro, desmenuzarlo y agregarle agua hasta obtener un contenido de humedad del 4 al 8% mayor al anterior

10. Repetir los pasos del 2 al 9 hasta obtener un número de resultados que permitan trazar una curva cuya cúspide corresponderá a la máxima densidad para una humedad óptima

11. El cálculo se realiza de la siguiente manera:

W

hd

Vc

WeWme

Vc

Wmh

1

Dónde:

h = Peso volumétrico húmedo

d = Peso volumétrico seco

Wm = Peso de la muestra compactada

We = Peso del molde cilíndrico

Vc = Volumen del cilindro

W = Contenido de humedad al tanto por uno

Wme = Peso de muestra compactada + Peso del Cilindro

También se puede calcular el peso volumétrico de la curva de Saturación ( dz)

1 WSs

Ssdz

Dónde:

dz = Peso volumétrico del suelo saturado

Ss = Peso específico de los sólidos

w = Peso específico del agua




ENSAYE NO. 1 2 3 4 5

Volumen del cilindro

Peso del molde cilíndrico

Peso del material + molde cilíndrico

Peso del material

Tara No.

Peso Tara

Peso Seco + Tara

Peso Húmedo + Tara

% de Humedad

Peso Volumétrico Húmedo ( h)

Peso Volumétrico Seco ( d)

Peso Volumétrico Saturado ( dz)

Con los datos de pesos volumétricos seco en las ordenadas y contenidos de humedad en las abscisas, se gráfica la curva de compactación y de ahí se obtiene

el peso volumétrico máximo (dmáx) y la humedad óptima los cuales corresponden al punto más alto de la curva de compactación.

Estos valores máximos y óptimos son los que se reproducirán en el campo al compactar

un terraplén.



Ensayo de Compactación

OBRA: ________________________________ PROCEDENCIA_______________________ MUESTRA No.:___________________ DESCRIPCIÓN _____________________________ FECHA: ___________________________________________________________________

Datos para la Curva de Compactación

Humedad Real de Compactación (%)

Densidad Seca (Kg/m3)

Humedad de Saturación (%)

Relación de Vacíos

Densidad de Saturación (Kg/m3)

GS:__________ WL: __________ WP: __________ IP: __________

CLASIF. : ______________



DENSIDAD MAXIMA SECA ____________ Kg/m3. HUMEDAD OPTIMA ______________

H U M E D A D ( O O )






Mecánica de Suelos

Laboratorio Nº7:

Ensaye de compactación de suelos “Método Proctor

Modificado”

ASTM D 1557-91

AASHTO T180-90



I. Introducción:

Cuando el trabajo de compactación va progresando en el campo, es conveniente saber si el peso volumétrico especificado se está logrando o no. Esto se conoce como control de compactación de campo. Esta verificación se logra con varios procedimientos estándares, nosotros utilizaremos el método más comúnmente usado, “EL METODO DEL CONO DE ARENA”. Básicamente el método consiste en determinar el peso del suelo húmedo de una pequeña excavación de forma irregular (hueco) hecho sobre la superficie del suelo. El método del cono de arena representa una forma indirecta de obtener el volumen del agujero. La arena utilizada (a menudo arena de Otawa) es generalmente material que pasa el tamiz No. 20 y esta se encuentra retenida por el tamiz No. 30 . Aunque el material menor que el tamiz No. 30 y mayor que el tamiz No. 40 o el material menor que el tamiz No. 30 y mayor que el tamiz No. 50 puede también utilizarse, generalmente es deseable tener una arena uniforme o “de un solo tamaño” para evitar problemas de segregación (un volumen de arena fina puede pesar más que un volumen de arena gruesa, pero un volumen de la mezcla puede pesar aún mas) de forma que en las mismas condiciones de vaciado puedan lograrse la misma estructura del suelo y duplicación requerida.

II. Objetivos:

Objetivo General:

Determinar la densidad y peso unitario en una superficie de un suelo compactado por medios mecánicos


Determinar la densidad del suelo en el sitio Hacer buen uso del equipo de Laboratorio




Densímetro o cono metálico

Placa base metálica con un círculo hueco

Recipiente de plástico o metal de 4000 cm³ de capacidad aproximadamente.

Dos bolsas conteniendo arena calibrada (20±30) seca, una con peso de 2.00 kg y la otra con peso de 4.00kg

Cincel de acero liso de 5/8” de diámetro y una altura de 25 cm de longitud aproximadamente.

Cuchara

Brocha de 4”

Mazo de dos libras y media de peso

Taras para el contenido de humedad

Balanza con precisión de 0.1 gramo y capacidad de 2.0 kg

Balanza con precisión de 1.0 gramo y capacidad de 25 kg

Horno con temperatura constantes de 110±5ªC

Pala y barra ( si fuese necesario)




4.1. Preparación del material:

Trabajo de laboratorio:

1. Calibrar la arena a utilizar, cribándola por los tamices No. 20 y No. 30 desechando

lo que retenga el tamiz No. 20 y lo que pase el tamiz No. 30

2. Determinar el peso volumétrico seco suelto de la arena calibrada

3. Pesar la arena y obtener dos pesos de arena (para cada ensaye) de 2.0Kg y

4.0kg. Depositar la arena en bolsas e identificar estas

Trabajo de campo:

1. Limpiar con la brocha todo el suelo suelto del área donde se realizará el ensaye.

2. Colocar la placa base. Esta no debe de moverse hasta que se termine el ensaye.

Factor de calibración:

1. Colocar el cono sobre la placa base (el hueco de la placa base debe de coincidir

con el cono). Verificar que la válvula de pase este cerrada

2. Verter sobre el cono superior el contenido de la bolsa con arena (peso 2.0kg).

Anotar la identificación de la bolsa

3. Abrir válvula de pase y dejar caer la arena hacia el cono inferior y el suelo. Cuando

la arena deje de verter, cierre la válvula

4. La arena que quedó (sobrante) en el cono superior depositarla en la bolsa que

contenía los 2.0 k de arena.

Excavación:

Retire el densímetro (cono) de la placa base y comience a excavar sobre el suelo con

ayuda del mazo y el cincel hasta una profundidad de 10 a 15 centímetros, como

se lo indica el Instructor de la clase.

1. Deposite el suelo extraído en el recipiente

volumétrico, colocándole la tapa para evitar

perder la humedad natural del suelo. Anote

la identificación del recipiente

2. Colocar el cono sobre la placa base (como

se indicó en el paso No. 6)

3. Verter el contenido de arena de 4.0 kg de

peso sobre la parte superior del cono

4. Abrir la válvula de pase y dejar que la arena

fluya hacia la parte inferior del cono y el hueco (excavación) hasta llenar estos



5. Cuando la arena deje de fluir, cerrar la válvula y la arena sobrante en el parte

superior del cono depositarla en la bolsa que contenía los cuatro kilogramos de

arena

6. Retirar de la excavación la arena usada y depositarla en un balde, esta arena se

lavar y se vuelve a cribar para usarse en otro ensaye

Laboratorio:

1. Determinar el peso húmedo del suelo excavado en la balanza de 1.0 de precisión

y anotar su peso

2. Tomar una pequeña muestra representativa del suelo excavado y determinar el

peso húmedo (para determinarle su contenido de humedad), depositarla en una

tara anote su identificación

3. Depositar la tara con la muestra húmeda en el horno, dejarla por veinticuatros

horas a una temperatura de 110±5 ºC. hasta obtener peso constante (peso seco)

4. Pesar las arenas sobrantes, en el factor de calibración y en la excavación y anotar

sus pesos



V. Formatos para recopilar información

Proyecto:

Ubicación:

Localización

Espesor de la capa (cm): Profundidad(m):

Ensaye No.: Material:

FACTOR DE CALIBRACION

Bolsa con arena No.:

Peso de arena empleada (kg): 2.0

Peso de arena sobrante (kg):

Peso de arena usada (kg):

Peso volumétrico seco suelto de arena calibrada (kg/m³)

Volumen de calibración o V1 (m³) :

EXCAVACIÓN

Recipiente No.

Peso del material húmedo (kg):

Bolsa de arena No.

Peso de arena empleada (kg): 4.0

Peso de arena sobrante (kg)

Peso de arena usada (kg)

Peso volumétrico seco suelto de arena calibrada (kg/m³)

Volumen total ó V2 (m³):

Volumen de excavación (m³):

Peso volumétrico húmedo in situ (kg/m³):

CONTENIDO DE HUMEDAD

Tara No.:

Peso de tara (gramos):

Peso de tara + suelo húmedo (gramos):

Peso de tara + suelo seco (gramos):

Peso de agua (gramos)

Peso de suelo seco (gramos):

Porcentaje de Humedad (%):

CONTROL DE COMPACTACION

Peso volumétrico seco in situ (kg/m³):

Peso volumétrico seco máximo (kg/m³):

Porcentaje de compactación (%):

Calculos necesarios:

1. Calcule el volumen de calibración (V1) en m³.

2. Calcule el volumen total (V2) en m³.

3. Calcule el volumen de excavación (Vexc.). en m³

4. Calcule el peso volumétrico húmedo del sitio en kg/m³

5. Calcule el peso volumétrico seco del sitio en kg/m³

6. Calcule el porcentaje de compactación (% compac.).






Materiales de Construcción

Laboratorio Nº8:

Ensaye de valor relativo soporte ó relación de soporte de

california (C.B.R.)

AASHTO T 193-63

ASTM D 1883-73



I. Introducción:

El ensaye de valor relativo soporte, se emplea en la caracterización de la resistencia del material de cimiento de una vía o de los diferentes materiales que se emplearan en un pavimento, con vista a dimensionar los espesores de los suelos que formarán parte del mismo empleando el método de diseño de pavimentos basado en dicho ensayo. El C.B.R. se determina como la relación en porcentaje entre la fuerza utilizada para la penetración de 0.25 cm (0.1 pulgada) con un vástago de 19.35 cm² (3 pulg↓²) de área con una velocidad de penetración de 1.27 mm/minutos (0.05 pulg/min) y la fuerza ejercida en un material patrón (piedra triturada) para esa misma penetración. El CBR se define para la penetración de 0.25 cm (0.1pulg.) disminuyendo generalmente el valor de la relación entre la fuerza ejercida por el vástago y la correspondiente fuerza patrón a medida que la penetraciones aumentan, aunque en ocasionalmente la magnitud de dicha relación es mayor para 0.50 cm. de penetración, caso en que se adopta el valor de CBR determinado para dicha penetración.

II. Objetivos:

Objetivo General:

Determinar experimentalmente el valor soporte de California `para diferentes muestras de suelos


Introducir a los estudiantes a un método para evaluar la calidad relativa del suelo, para subrazante, subbase y base de pavimento





Molde metálico cilíndrico de compactación de 15.24 cm de diámetro interior y 17.78 cm de altura interior. Debe tener un collarín de extensión metálica de 5.08 cm de altura y una placa base metálica de 9.5 mm de espesor, con perforaciones de diámetro igual o menor a los 1.5 mm

Disco espaciador (fondo falso) de 15.1 cm de diámetro y 6.14 cm de altura

Martillo de compactación Proctor Estándar o Modificado

Aparato para medir la expansión con deformimetro de carátula con precisión de 0.01 mm

Pesas para sobrecargas, una metálica anular y varia metálicas ranuradas con un peso de 2.27 kg cada una y 14.9 cm de diámetro, con una perforación central de 50.4 cm de diámetro

Maquina C.B.R., equipada con pistón de penetración (diámetro de 4.953 cm, con sección transversal de 19.4 cm²) y capaz de penetrar a una velocidad de 1.27 mm/minutos y con anillo de carga de 50kN y un deformimetro de 0.02mm

Papel filtro circular

Horno con temperatura constante de 110±5ªC

Herramientas y accesorios, recipientes llenos de agua y tamices de ¾ y No.

4



IV. Procedimiento Experimental: Preparación del material

1. Preparar aproximadamente 4.5 Kg. de suelo de grano fino menor que el tamiz N.4

ó 5.5 Kg. de material con partículas menores de 19mm (3/4”). Esta muestra debe

de estar seca y los terrones se deben de disgregar evitando reducir el tamaño

natural de las partículas

2. Pesar el molde sin su base y la extensión o collarín

3. Ajustar el molde a la base, insertar el disco espaciador en el molde y cubrirlo con

un disco de papel filtro

4. Compactar el suelo de acuerdo con la norma ASTM D 698 ó D 1557 método B o

D, para el suelo utilizado de acuerdo con lo especificado por el instructor. Tomar

una muestra representativa para determinar el contenido de humedad

5. Quitar el collarín y enrasar la muestra suavemente hasta nivelarla, llenar con

suelos finos los pequeños huecos que se hayan podido formar en la operación

anterior de nivelación de la muestra

6. Retirar la base y el disco espaciador, pesar el molde con el suelo compactado y

determinar el peso unitario total del suelo. Nota este procedimiento es para

determinar el CBR al 100% de compactación. Si se desease realizar a distintos

porcentajes de compactación se utilizaran números de golpes de 56, 25 y 10 para

cada muestra

Determinación de las propiedades expansivas del suelo.

1. Sobre la placa base perforada colocar un disco de papel filtro, se ajusta el molde

con el suelo compactado en forma invertida, de manera que el espacio formado

por el disco espaciador quede en la parte superior

2. En la superficie libre de la muestra, colocar un disco de papel filtro y sobre este se

coloca la placa metálica perforada provista de un vástago regulable. Sobre esta

placa se colocan las sobre pesas cuyo número deberá ser especificado o de lo

contrario se usará sobrecarga mínima de 4.54 kg

3. Seguidamente colocar todo el conjunto dentro de un recipiente. Se monta el

trípode y se instala el deformímetro de manera que su punta quede tocando al

vástago

4. Llenar de agua el recipiente de forma que el agua tenga acceso tanto a la parte

superior como a la parte inferior de la muestra y tomar la lectura inicial (Li) en el

deformímetro. Tomar lecturas a las 0, 24, 48, 72 y 96 horas de tiempo transcurrido

5. Registrada la lectura final en el deformímetro (Lf), retirar el trípode y se saca el

molde del agua, para dejarlo drenar durante quince minutos



Determinación de la resistencia a la penetración.

1. Llevar la muestra a la máquina de ensaye y colocar sobre ella una cantidad de

pesas para reproducir una sobrecarga igual a la que supuestamente ejercerá el

material de base y pavimento del camino proyectado

2. Colocar el pistón de penetración hasta que haga contacto con la muestra. Se le

aplica una carga inicial de 4.5 kg. Después de aplicada la carga inicial se ajustan

el deformímetro de carga y el deformímetro de penetración a cero

3. Se anotan las lecturas de carga a los siguientes niveles de penetración:

PENETRACIONES

mm Pulgadas

Primera 1.27 0.05

Segunda 2.54 0.10

Tercera 3.81 0.15

Cuarta 5.08 0.20

Quinta 7.62 0.30

Sexta 10.16 0.40

Séptima 12.70 0.50

A una velocidad constante de 1.27 mm/minuto

4. Finalmente se retira el total de la muestra de suelo del molde


Ensaye de Relación Soporte

Proyecto. Trabajo No.

Localización del proyecto: Muestra No.

Descripción del suelo:

Energía de compactación: Peso del martillo; No. De capas: Numero de golpes:

Humedad de compactación: Diámetro del molde: Altura del suelo: Vol.:

Peso húmedo del suelo: Peso seco del suelo:

Peso volumétrico húmedo : Peso volumétrico seco :

Realizado por:



Ensayes de Expansión de los suelos

Datos de expansión

Hora y fecha de

inicio

Tiempo transcurrido

horas

Molde No. Sobre carga:



Lectura del deformímetro

% de Exp.


% de Exp.


% de Exp.

0

24

48

72

96

Ensayes de Penetración de carga

Datos de ensaye de carga del CBR

Penetración Molde No: ____

Sobrecarga: _____ Molde No: ____

Sobrecarga: _____ Molde No: ____

Sobrecarga: _____

mm pulg Lectura del

deformímetro de carga

Carga Kg


de carga

Carga Kg


de carga

Carga Kg

1.27 0.05

2.54 0.10

3.81 0.15

5.08 0.20

7.62 0.30

10.16 0.40

12.70 0.50



VI. Cálculos y gráficos 1. Calcular la densidad de la muestran compactada con la formula siguiente:

PV de la muestra (γm =

Vm

WmMWm donde Wm+M = Peso de la muestra más el

molde; Wm = Peso del molde vació, Vm= volumen interno del molde.

2. Calcular la expansión de la muestra como porcentaje de su altura inicial con la siguiente expresión:

; Li = Lectura inicial; Lf = Lectura final para cada tiempo

transcurrido, H = altura inicial de la muestra de suelo

3. Calcule las cargas unitarias requeridas para cada penetración, relacionando la carga entre el área del pistón de penetración

4. Calcule el CBR de los valores estándar de la siguiente manera:

Obs: Cuando se trata de trabajo de laboratorio para estudiantes, si el CBR a 5.08 mm es

mayor que el correspondiente a una penetración de 2.5 mm, el ensaye no debe repetirse,

pero ambos valores de CBR deben registrarse.

5. Obtenga la curva carga contra deformación, graficando en la ordenada las cargas de penetración en kg, y en la abscisa la penetración en milímetros. En algunos casos la curva puede tomar inicialmente una forma cóncava hacia arriba, debido principalmente a irregularidades en la superficie de la probeta. Si esto ocurriese el punto cero debe corregirse trazando una recta tangente a la mayor pendiente de la curva y se traslada el origen al punto en que la tangente corta a la abscisa.



CARG

A EN KIL

OG

RAM

OS

PENETRACION EN MILIMETROS

ENSAYE DE VALOR RELATIVO SOPORTE

1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.00.0






Materiales de Construcción

Laboratorio Nº9:

Ensaye de penetración normal (Standard Penetration test)

ASTM D – 1586)



I. Introducción:

En esta práctica se desarrollará el método comúnmente utilizado en el proceso de

exploración de obras verticales, el cual se denomina Ensaye de Penetración

Normal (SPT), mediante el cual se obtiene el número de golpes por pie de

penetración (N), con lo cual se puede determinar la capacidad de carga admisible

del suelo a distintas profundidades.

El método permite obtener muestras alteradas en forma continua, las cuales se

trasladan al laboratorio para efectuarle los ensayes básicos de clasificación, con lo

cual se puede definir la secuencia estratigráfica del sitio en estudio.

La capacidad de carga admisible puede calcularse a partir de “N”, utilizando

cualquiera de las teorías plenamente estudiadas o bien por formulas empíricas,

también para efectuar el cálculo se debe considerar el tipo de suelo encontrado en

la exploración.

Además de la capacidad de carga admisible (presión admisible del suelo), la

información de campo, los resultados de laboratorio y los cálculos que se realizan,

nos permiten definir el tipo de cimentación y el nivel de desplante de la

cimentación.

II. Objetivos:

Objetivo General:

Determinar los parámetros del suelo, necesarios para diseñar la cimentación de las construcciones verticales


Desarrollar en el campo el método exploratorio Hacer buen uso del equipo de laboratorio




Trípode

Pateca (polea)

Motor de 5 HP

Cuerda de cabuya, tratada con aceite, de 1 pulgada aproximadamente de

diámetro

Martinete de 140 Libras de peso

Guía de acero, con sus arandelas

Barrenos de acero de 5 pies y 3 pies de longitud, respectivamente

Muestreador (cuchara partida de Terzaghi)

Cajón de Madera, con divisiones y separadores para las muestras

Barra

Pala

Llaves Stilson

Bolsas plásticas, de 3 lbs


Definido el sitio en estudio se procede a la instalación del equipo de perforación,

de la siguiente manera:

1. Izar la torre (trípode), de la perforadora, de tal manera que quede firme y estable. Antes de izar la torre, se deberá colocar la polea en la parte superior del trípode, y colocar la cuerda de cabuya

2. En la pata del trípode de mayor diámetro (palo mayor), colocar el motor y se fija a través de mordazas

3. Uno de los extremos de la cuerda, se anuda en la horquilla del martinete, y el otro extremo se enrolla en el tambor del motor

4. Levantar el mazo junto con la guía y enroscar el muestreador (cuchara partida), se baja lentamente, hasta que el extremo libre del muestreador, rozar ligeramente la superficie del terreno

5. Dejar caer libremente (caída libre), el martinete con una altura de 75 cm 6. Repetir el paso N°6, hasta obtener el número de golpes para que el

muestreador penetre 1 ½ pies. Registrar el Nº de golpes por cada medio pie de penetración

7. Extraer el muestreador del suelo, desenroscar los extremos, se clasifica y se muestrea el suelo perforado

8. Repetir los pasos Nº 6 y Nº 7, hasta completar la profundidad proyectada



V. Presentación de resultados

En el informe de laboratorio se reflejará la información siguiente:

Elaboración del grafico de prospección (grafico de penetración); En el cual se representara de forma gráfica, considerando la profundidad explorada en el eje de las ordenadas contra N (N=número de golpes por pié de penetración) en el eje de las abscisas. Para efectuar esta actividad se hará uso de formato adjunto a esta guía

Elaboración de un plano de localización del sitio en estudio

Elaboración de plano de ubicación de sondeos

Elaboración de perfil estratigráfico, conteniendo la descripción de los suelos encontrados, su nomenclatura y su simbología

Simbología de los suelos más importantes;

Arcilla limo arena grava mat. Orgánica roca

Calcule la consistencia de las arcillas utilizando el número de golpes (N), con la tabla siguiente:

Numero de golpes(N)por pie de penetración ensaye

SPT

Consistencia Resistencia a la

compresión simple, qu (KN/m²)

0 – 2 Muy blanda 0 – 25

2 – 5 Blanda 25 – 50

5 – 10 Rigidez media 50 – 100

10 – 20 Firme 100 – 200

20 – 30 Muy firme 200 – 400

> 30 Dura > 400



Calcule la compacidad relativa (aproximada) de las arenas utilizando número de golpes (N), con la tabla siguiente:

Numero de golpes(N)por pie de penetración ensaye

SPT

Compacidad relativa aproximada (Cr)

(%)

Descripción de depósitos de suelos

0 – 5 0 – 5 Muy suelto

5 – 10 5 – 30 Suelto

10 – 30 30 – 60 Medio

30 – 50 60 - 95 Denso

Proyecto: ____________________________________________________________________

Localización: __________________________________________________ Sondeo N°: _______

Elevación : __________________________________ Fecha de Inicio: ____________

Nivel Freático: __________________________________ Fecha de Finalización: ____________

Profundidad (pies)

Muestra N°

Clasificación de Campo N° de Golpes Recobro (pulg)

1 2 3 N

0.0 – 1.5 1

1.5 – 3.0 2

3.0 – 4.5 3

4.5 – 6.0 4

6.0 – 7.5 5

7.5 – 9.0 6

9.0 – 10.5 7

10.5 – 12.0 8

12.0 – 13.5 9

13.5 – 15.0 10

15.0 – 16.5 11

16.5 – 18.0 12



ANEXOS

I. Rúbrica para evaluar el Informe de Laboratorio:

Se realizaran 9 Laboratorios, para lo cual se entregaran 9 reportes, cada uno valorado en 100 puntos, dichas calificaciones serán enviadas por parte del docente de laboratorio al docente de la asignatura. El docente de la asignatura Mecánica de Suelos, destinara cierto porcentaje de la calificación final a los laboratorios. Cuadro 1: Escala de Puntuación para los informes de laboratorio

Ítems Calificación

Portada 2.5

Índice 2.5

Introducción 10

Objetivos 5

Generalidades 10

Material y Equipo 5

Procedimiento 10

Datos y Calculos 20

Conclusiones y Recomendaciones 20

Bibliografía 5

Anexos 5

Σ 95

Notas:

Se hará una prueba corta con el valor de 5 puntos para un total de 100 puntos, de esta manera garantizar que los estudiantes lean previamente la guía de laboratorio

Cada estudiante deberá tener individualmente su guía o manual de laboratorio

El reporte se entregara una semana después de haber realizado la práctica de laboratorio

Generalidades: Citar con normas APA

Datos y Calculos: Explicar claramente los resultados obtenidos

Usar tres decimales 0.000

Bibliografía: Usar normas APA

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