Manual de Lab Oratorio de Suelos 1

8/14/2019 Manual de Lab Oratorio de Suelos 1

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Universidad nacional autnoma de

honduras en el valle de sula

Facultad de ingeniera civil

Laboratorio de Mecnica de Suelos I

Prctica # 1:Anlisis Granulomtrico Mecnico

Presentado a:

Ing. Gladys Chvez de Paz

Presentado por:

Cta. #:


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O B J E T I V O S

Determinar la distribucin de tamaos en las partculas de suelos

mayores que 0.0074 mm.

E Q U I P O Y M A T E R I A L E S

Juego de tamices ASTM Cucharones planos

Balanza

Brocha

Horno

Agitador mecnico


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M A R C O T E O R I C O

El suelo esta constituido por infinidad de partculas y la variedad en el

tamao de estas es ilimitado. Cuando se comenzaron las investigaciones

sobre las propiedades de los suelos, se crey que sus propiedades

mecnicas dependan directamente de esta distribucin en tamaos. Sin

embargo hoy sabemos que es muy difcil deducir con certeza las

propiedades mecnicas de los suelos a partir de su distribucin

granulomtrica.

El anlisis granulomtrico, es la determinacin de los tamaos de las

partculas de una cantidad de muestra de suelo y aunque no es de

utilidad por si solo, se emplea junto con otras propiedades del suelo para

clasificarlo, a su vez nos auxilia para la realizacin de otros ensayos. En

suelos granulares nos da una idea de permeabilidad y en general de su

comportamiento ingenieril, no as en suelos cohesivos donde su

comportamiento depende mas de la historia geolgica del suelo.

El anlisis granulomtrico pede expresarse de dos formas:

Analtica: mediante tablas que muestran el tamao de la

partcula contra el porcentaje de suelo menor a ese tamao (%

respecto al peso total).

Grafica: mediante una curva dibujada en papel semilogaritmico apartir de puntos cuya abscisa en escala logartmica es el tamao

del grano y cuya ordenada en escala natural es el porcentaje de

suelo menor que ese tamao (porcentaje respecto al peso total).A

esta grafica se le denomina Curva Granulomtrica.


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Al realizar el anlisis granulomtrico distinguimos en las partculas

cuatro rangos de tamao:

Grava: Constituida por partculas cuyo tamao es mayor que 4.76

mm

Arena: Constituida por partculas menores que 4.76 mm y


Limo: Constituida por partculas menores que 0.074 mm y


Arcilla: Constituida por partculas menores que 0.002 mm

En el anlisis granulomtrico se emplean generalmente dos mtodos

para determinar el tamao de los granos de suelo:

Mtodo mecnico

Mtodo del hidrmetro

Anlisis granulomtrico mecnico por tamizado

Es el anlisis granulomtrico que emplea tamices para la separacin delos tamaos de las partculas del suelo. Debido a las limitaciones del

mtodo, su uso se ha restringido a partculas mayores que 0.074 mm. Al

material menor que este tamao se le aplica el mtodo del hidrmetra.

Tamiz: es el instrumento empleado en la separacin del suelo por

tamaos, esta formado por un marco metlico y alambres que se cruzan

ortogonalmente formando aberturas cuadradas. Los tamices ASTM sondesignados por medio de pulgadas y nmeros.

Limitaciones del anlisis mecnico:


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No provee informacin de la forma del grano, ni de la estructura

de las partculas

Se miden partculas irregulares con mallas de forma regular.

Las partculas de menor tamao tienden a adherirse alas de mayortamao

El numero de tamices es limitado mientras que las partculas

tienen tamaos ilimitados

Tiene algn significado cuando se realiza a muestras

representativas de suelo.


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P R O C E D I M I E N T O E X P E R I M E N T A L

Se pesa 3500 gr. de suelo mezclado mas el peso del recipiente. A partir

de material trado del campo se obtiene una muestra representativa de

la masa del suelo y se seca. Se reducen los terrones de la muestra a

tamaos de partculas elementales.

El material as reducido se emplea para realizar la granulometra gruesa,

vertiendo el suelo a travs de los tamices de 3,2 ,2,1

,1,3/4,3/8 y 4 dispuestos sucesivamente de mayor a menor,

colocndose al final un recipiente denominado fondo.

Luego se pasa a tamizar el material colocndolo en agitadores

mecnicos, cinco minutos en el movimiento vertical y cinco minutos en

el movimiento horizontal. Se recupera el material retenido en cada tamiz

asegurndonos manualmente de que las partculas hayan sido retenidasen el tamiz correspondiente. Se procede a pesar el material retenido en

cada tamiz, pudiendo hacerse en forma individual o en forma

acumulada.

El peso que se encuentra en el fondo se pesa individualmente, una vez

pesado el material que se encuentra en el fondo se cuartea para poder

obtener una muestra que pese entre 150 y 300 gr. con el cual se hace lagranulometra fina. La muestra obtenida del cuarteo se pesa y se lava

sobre el tamiz 200 para eliminar el material menor a este tamao. Se

coloca la muestra en el horno por 24 horas a 110 5 C, despus de lo

cual se vierte sobre los tamices 10, 30, 40, 100, 200 y fondo


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dispuestos sucesivamente de mayor a menor abertura y se procede

igual que para la granulometra gruesa.

D A T O S Y C A L C U L O S

Granulometra Gruesa

Tamiz Peso RetenidoAcumulado

% RetenidoAcumulado

% Pasa

3

2.52

1.5

1

3/4

3/8

N 4

Fondo

Granulometra Fina

Tamiz Peso RetenidoAcumulado

% RetenidoAcumulado

% Pasa % Corregido

N 10

N 30

N 40

N 100

N 200

Fondo


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INVESTIGACION

1. Interpretacion de la curvas granulometricas.

2. Importancia y utilidad del anlisis granulomtrico.

3. Definicin e importancia de la textura del suelo.


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Anlisis granulomtrico por SedimentacinMtodo del Hidrmetro


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O B J E T I V O S

Conocer y aplicar el procedimiento del hidrmetro para poder

determinar la distribucin por tamaos de las partculas menores a

la malla No. 200.

Extender la curva granulomtrica para tamaos menores que la

malla No. 200.


Dos probetas de capacidad de 1000 ml

Balanza

Termmetro

Beaker

Esptula

Cronometro

Mezcladora

Frasco lavador

Agua destilada

Antifloculante

Hidrmetro

El antifloculante es un agente dispersor de los grumos que tienden

a formarse. El tipo y canteada de de floculante es variable.

Tipo de antifloculante: Hexametafosfato de sodio, silicato d sodio,

tetrafosfato y pirosfato de sodio


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Para conocer la distribucin por tamaos de las partculas menores a la

malla No. 200 se exige una investigacin fundada en otros principios. El

mtodo del hidrmetro es hoy, el de ms uso. Este mtodo fue

propuesto independientemente por Goldschmidt en Noruega (1926) y

por Bougoucos el los Estados Unidos (1927). Luego fue perfeccionado

por Casagrande.

El mtodo del hidrmetro se basa en la ley de Stokes y proporciona una

relacin entre la velocidad de sedimentacin de las partculas de suelo

en un fluido y, el tamao de esas partculas.

Aplicando la ley se obtiene el dimetro equivalente de la partcula que

es el dimetro de una esfera, de la misma gravedad especfica que

suelo, y que se sedimenta con la misma velocidad que la partcula real.

En general el ensayo del hidrmetro consiste en disipar una pequea

cantidad de suelo en agua para formar una suspensin normalmente

con un agente para neutralizar las cargas de las partculas de suelo para

impedir la formacin de grumos y medir la gravedad especifica de la

suspensin a intervalos de tiempo establecidos.

El ensayo se basa en la siguiente hiptesis:

La ley de Stokes es aplicable a solo un tipo de suspensin de suelo

cuyo tamao esta comprendido entre 0.1 y 0.0005 mm.


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La suspensin es uniforme al principio de la prueba.

La concentracin debe ser tal que las partculas no interfieran al

sedimentarse. Por ello se emplean solo 50gr. de material.

El rea de la seccin recta del bulbo de hidrmetro es despreciable

en comparacin a la de la probeta de tal manera que no

intervienen la sedimentacin.

Con los datos obtenidos en el ensayo de hidromtrica podemos

extender la curva granulomtrica y de esta obtener la informacin

necesaria para determinar:

El coeficiente de uniformidad (CU) y el coeficiente de curvatura

(CC). Estos coeficientes no tienen significacin cuando ms de un

10% del suelo pasa la malla No. 200.

Las proporciones de limo y arcilla Esta ltima es parte de la

informacin necesaria en el clculo de la Actividad de la arcilla.

P R O C E D I M I E N T O

1.Preparacin de la muestra: Cuando el suelo es en su mayor parte arcilla se debe pesar

aproximadamente 25 gr. de suelo secado al aire, si se trata de

suelo que su mayor contenido es de arena entonces se debe pesar

100 gr.

Colocar la muestra de suelo pesada en un beaker de 250ml. Y

cubrirla con 125ml. De solucin de antifloculante (40gr. de sodio

por litro de agua destilada). Mezclar bien hasta obtener unaconsistencia de una pasta fluida. Se deja reposar por lo menos

16hr.

Recoger en una latita una muestra de suelo, pesarla y calcular el

%H con el cual se har la correccin por humedad.


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2.Mezclado de la suspensin suelo-solucin:

Al finalizar las 16hr. Dispersar aun ms la suspensin del beaker al

vaso de la mezcladora. Lavar cualquier residuo del beaker dentro

del vaso hasta que quede ms o menos a la mitad.

Revolver la suspensin en la mezcladora durante 1min.

Durante ese minuto llenar hasta la altura de calibracin unaprobeta de 1000ml. Con agua destilada. Esta se utilizara para

lavar y dejar reposar el hidrmetro entre una y otra lectura.

Colocar al par de la probeta anterior otra vaca.

Despus del mezclado se vierte la suspensin en la probeta vaca

de 1000ml. y se termina de llenar hasta la altura de calibracin

con agua destilada.

Con la palma de la mano se tapa la boca de la probeta y se agita

vigorosamente aproximadamente 1min.

Inmediatamente despus colocar la probeta sobre la mesa,

introducir el hidrmetro y poner en marcha el cronometro. Tomar

lecturas del hidrmetro a los siguientes intervalos de tiempo: 1, 2,

3, 4, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 250 y 1440 minutos.

Cada vez que se desee tomar una nueva lectura, cuidadosamente

introducir el hidrmetro en la probeta de la suspensin unos 20

25 segundos antes de tomar la lectura. Tan pronto se ha tomado

la lectura, cuidadosamente sacar el hidrmetro y colocarlo con

movimiento rotatorio en la probeta con agua destilada.

Inmediatamente despus de cada lectura, tomar la temperatura

de la suspensin introduciendo un termmetro en esta.


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CALCULOS Y TABLAS

1. Lectura del hidrmetro corregido

(R) = lectura hidrmetro + 0.5

2. Porcentaje del suelos en suspensin

% suelos suspensin: 1.65R/2.65Ws x Gs/(Gs-1) x 100

Gs= gravedad especifica a Tx del suelo

Ws= peso suelo secado en el horno

El porcentaje de suelos en suspensin corresponde al % pasado en

granulometra mecnica.

3. % Corregido = ( % pasa # 200 x % suelo suspensin) / 100

*Nosotros vamos a graficar en papel semilogaritmico ser Dmm

contra % corregido.

%c

Dmm

4. Para obtener Zr: se obtiene directamente de la curva de calibracinusando la curva A para las 4 primeras lecturas y la curva B parael resto de las lectruas.


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5. Se calcula:Zr/t t= tiempo en min.

6. Clculos de dimetros:

(30 x u/g) / ( s - w) *Zr/t

Dmm : u/ {32.690( Gs-Gw)} * Zr/t

Para encontrar u y Gw se debe interpolar para las temperaturas querequerimos en la tabla

Tiempo(min.)

TemperaturaLectura

HidrmetroLecturacorregida

% SueloSuspensin

%Corregido

Zr Zr/t 1

2

3

4

5

10

15

20

30

4050

60

250

1440

Investigacin

1. Calibracin del hidrmetro

2. Calcular los coeficientes de uniformidad, concavidad, el D10 y el

coeficiente de distribucin y concluir.

3. Determinar el % de grava, arena, limo y arcilla.


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Limite de Atterberg


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O B J E T I V O S

Conocer la plasticidad de un suelo fino.

Identificar y clasificar la fraccin fina de un suelo.

Determinar los factores de contraccin de los suelos.


Limite lquido:

Dispositivo para determinar el lmite lquido (copa de casa grande).

Ranurador plano triangular o ranurador del ASTM (dimensiones

normalizadas).

Tamiz No 40.

Esptula.

Cpsula de porcelana.

Frasco lavador.

Agua destilada.

Balanza.

Limite plstico:

Se realiza a la par del lmite lquido por lo tanto el equipo adicional es:

Placa de vidrio despulido. Alambre de 3.2 mm (1/8 plg.) de dimetro opcional.

Limite de contraccin:

Cpsula de porcelana.

Dispositivo y ranurador para

determinar el lmite lquido.

Esptula.

Cpsulas petri.

Mercurio.


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Aceite vegetal.

Molde metlico.

Vidrio con tres salientes o

pas para sumergir en el

mercurio el suelo

remoldeado.

Vaso de vidrio.

Probeta de cristal graduada.

Horno.


Plasticidad puede definirse como la propiedad de un material por la que es

capaz de soportar deformaciones rpidas, sin rebote elstico, sin variacin

volumtricas apreciables y sin deformarse ni agrietarse.

Los trabajos realizados por Atterberg y Casagrande referentes a laplasticidad hacen ver que, en primer lugar la plasticidad no es una propiedad

general de los suelos; los suelos gruesos no la exhiben en ninguna

circunstancia. En segundo lugar, que en los suelos finos no es una propiedad

permanente, sino circunstancial y dependiente de su contenido de agua. Una

arcilla o un limo susceptibles de ser plsticos pueden tener la consisten de

un ladrillo, cuando estn muy secos; con un gran contenido de agua, puede

presentar las propiedades de un lodo semilquido o inclusive, las de una

suspensin liquida. Entre ambos extremos existe un intervalo de contenidode agua en el que esos suelos se comportan plsticamente.

Por consistencia se entiende el grado de cohesin de las partculas de un

suelo y su resistencia a aquellas fuerzas exteriores que tiendan a

deformarlas.

La consistencia de un suelo formado por partculas muy finas, como arcilla,

depende de su contenido de agua, ya que esta modificada las fuerzas deinteraccin entre las partculas y por lo tanto influye solo el comportamiento

del material. As un elevado contenido de agua indica una baja resistencia

aumenta hasta alcanzar un estado plstico en que el material es fcilmente

moldeable, al seguir perdiendo humedad el suelo llega a adquirir las


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caractersticas de un slido pudiendo resistir esfuerzos de compresin y

tensin.

Segn su contenido de agua decreciente, un suelo susceptible de ser plstico

puede estar en cualquiera de los siguientes estados de consistencia,definidos por Atterberg:

1. Estado liquido con las propiedades y apariencias de una suspensin.

2. Estado semilquido, con las propiedades de un fluido viscoso.

3. Estado plstico, en que el suelo se comporta plsticamente.

4. Estado semislido, en que el suelo tiene apariencia de un slido pero

aun disminuye de volumen si se sigue secando.

5. Estado slido, en que el volumen del suelo ya no vara con el secado.

Los estados anteriores son fases generales por las que pasa el suelo al irse

secando, y no existen criterios estrictos para definir sus fronteras. El

establecimiento de estas ha de hacerse en forma puramente convencional.

Atterberg lo hizo originalmente estableciendo las primeras convenciones (por

lo cual llevan su nombre); Casagrande las refino posteriormente y les dio su

forma actual:

La frontera entre el estado semilquido y el plstico se denomina

Limite Liquido.

La frontera entre el estado plstico y el semislido se denomina Limite

Plstico.

La frontera entre el estado semislido y slido se denomina Lmite de

contraccin.

Adems de estos tres limites que se consideran los principales, se conocen el

limite de pegajosidad o adhesin que es el contenido de agua al cual el suelo

pierde su propiedad adhesiva y cesa de pegarse a los otros objetos tales

como las manos o la superficie metlica pulida de la hoja de una esptula; y

el limite de cohesin, que es el contenido de agua al cual los granos de suelo

cesan de pegarse unos con otros, es decir, al cual el cultivo del suelo no

resulta en formacin de terrones o bloques. Estos lmites no tienen gran


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importancia en lo que a mecnica de suelos se refiere, mas bien son de gran

inters en la Agricultura.

Limite Lquido: Contenido de agua (porcentaje del peso seco) que debe

tener un suelo remoldeado para una muestra en la que se hayapracticado una ranura de dimensiones normalizadas (1207 mm) se

cierre, sin resbalar en su apoyo, al someterla a un impacto de 25

golpes bien definidos.

El lmite lquido de un suelo da una idea de su resistencia al corte cuando

tiene un determinado contenido de humedad. Un suelo cuyo contenido de

humedad sea aproximadamente mayor o igual que el lmite liquido, tendr

una resistencia a la corte prcticamente nula. Los materiales granulares(arena, limo) tienen LL bajos (25% a 35%), y las arcillas, LL altos (mayores de

40%).

Limite plstico: Contenido de agua (en % del peso seco) con el que se

rompe en fragmentos de tamao definido un rolo de 3.2 mm (1/8 plg.)

de dimetro formado con el suelo al rodearlo, con la palma de mano

sobre una superficie plana.

Las arenas no tienen plasticidad, los limos la tienen, pero muy poca; en

cambio las arcillas, y sobre todo aquellas ricas en material coloidal, son muy

plsticas. Si se construyen terraplenes o subbases, deber evitarse

compactar el material cuando su contenido de humedad sea igual o mayor a

su limite plstico.

Limite de contraccin: Representado por aquel contenido de humedad

con el que cesa la contraccin de una masa aun cuando continu el

proceso de evaporacin de agua.


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ndice de Plasticidad: Parmetro de plasticidad que mide de un modo

muy claro el intervalo plstico, incluyendo por supuesto los parmetros

LL y LP:

IP = LL LP

Un IP elevado indica mayor plasticidad. Cuando un material no tiene

plasticidad (arena, por ejemplo) se considera el IP como cero y se indica:

IP = NP

Actividad: Es la relacin entre el IP y el porcentaje de la fraccin arcilla

(menor que 0.002 mm):

A = IP / % de peso del suelo Fino que 0.002 mm.

La actividad puede valer 0.38 en arcillas caoliniticas, 0.9 en arcillas iliticas y

alcanzar valores superiores a 7 en arcillas montmorioniticas, lo cual da una

idea de las caractersticas de plasticidad de las arcillas, segn su composicin

mineralgica.

A mayor plasticidad en una arcilla mayor ser su actividad.

ndice de Contraccin: Diferencia entre el LP y el LC.

IC = LP - LC

Relacin de contraccin: Relacin entre el peso seco de la pastilla de

suelo secada al horno y su volumen.

R = Ws / Vo

Con LC y R se pueden encontrar el peso especifico G de un suelo, as:

G = 1 / [(1/R) (LC/100)]

Cambio Volumtrico: Es el cambio de volumen de un suelo cuando su

contenido de humedad se reduce a su LC, o sea:

Vc = (Wi LC) R


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Donde: Wi = contenido de agua inicial.

Contraccin Lineal: Es el decrecimiento de la masa de un suelo en una

sola dimensin, cuando su contenido de humedad se reduce a su LC:

Ls = 100(1-[100/(Vc+100)]2)


Limite Lquido

1. Deber tomarse una muestra de unos 100 g. de la porcin de material

que pasa el tamiz No. 40 (0.425 mm).

2. Se inspeccionara el aparato para la determinacin del LL, a fin de

determinar si se halla en buen estado. El pasador que une el plato de

bronce no debe estar gastado, pues permitira un movimiento lateral.

Los tonillos que fijan el plato de bronce al brazo del aparato es

necesario que se hallen firmemente colocados. El acanalador

(ranurador) no debe estar gastado por el uso. Por medio del manubrio

y el brazo de agarre del plato de bronce deber ajustarse dicho plato

de tal modo que la cada sea exactamente de un centmetro

(auxilindose de las dimensiones del ranurador).

3. La muestra de suelo se colocara en la cpsula de porcelana y seaadirn de 15 a 20 ml de agua destilada, removiendo, amasando y

agitando la mezcla continuamente con la esptula. Luego se aadir

mas agua, en cantidades de 1 a 3 ml, mezclndola bien en el suelo

cada vez como se indico anteriormente. No debe usarse el plato de

bronce del aparato para efectuar estas mezclas de suelo y agua.


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4. Cuando se haya mezclado suficiente cantidad de agua con el suelo,

una vez obtenida una de consistencia uniforme, se tomara una porcin

de esta masa y se colocara en el plato de bronce, distribuyndola con

el menor numero posibles de golpes de esptula y teniendo cuidado de

que no se formen burbujas de aire dentro de la masa de suelo. Luegose nivelara con la esptula, de tal modo que tenga un centmetro de

espesor mximo. El sobrante del suelo deber quitarse y colocarse en

la cpsula de porcelana. El suelo en el plato de bronce deber de ser

dividido con un corte firme del ranurador diametralmente al plato de

bronce, de arriba a bajo, de tal modo use se forme un canal limpio y

uniforme, de dimensiones normalizadas.

5. El plato de bronce use contiene la muestra, preparada y cortada como

se indica en el numeral 4, tendr que ser levantado y soltado pormedio de el manubrio, a una velocidad de dos revoluciones por

segundo, hasta que las dos mitades de la muestra se unan en su base,

en una distancia de media plg (12.7 mm.) aproximadamente luego se

registrara el numero de golpes que ha sido necesario dar para cerrar el

canal. Cuando se esta levantando y haciendo caer el plato de bronce,

es decir, durante el conteo de los golpes, no debe sostenerse con la

mano la base del apartamento.

6. Una porcin del suelo, aproximadamente del ancho de la esptula, ycortada en toda su seccin, en ngulo recto al canal, se remover se

colocara en un patillo, y se pesara. Luego se secara el suelo, a peso

constante, a 110 C, y se volver a pesar la muestra.

7. El suelo que queda en el plato de bronce ser trasladado a la cpsula

de porcelana. Luego se lavara y se secara debidamente en el plato de

bronce y el ranurador y se repartir la prueba.

8. Las operaciones anteriores habr de repetirse, por lo menos para dos

porciones adimensionales de la muestra, aadiendo agua hasta que el

suelo una consistencia que el nmero de golpes requerido para cerrar

la ranura estar arriba de 25 y abajo 25. El numero de golpes debe ser

menor que 35 y exceder a 15. La prueba siempre se realizara de la

condicin seca a mas hmeda del suelo.


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9. El contenido de agua del suelo se expresara como su contenido de

humedad, en porcentaje al peso del suelo secado al horno.

10.Dibjese una grafica (curva de flujo) en papel semilogaritmico

colocando en las abscisas (escala Log.) el nmero de golpes y en las

ordenadas (escala natural) el porcentaje de humedad. La curva que seobtiene debe considerarse como una recta.

11.El contenido de humedad correspondiente, a la interseccin de la

curva de flujo con la ordenada de 25 golpes se anotara como Limite

Liquido del suelo, y se indicara redondendolo al nmero entero ms

prximo.

Limite Plstico

1. Se toman 20 g, aproximadamente, de material que pasa el tamiz No.40 (se puede trabajar con el material que se empleo para el LL) , se le

agrega agua destilada mezclando debidamente, hasta que la masa del

suelo se vuelva suficientemente plstica, como para darle forma de

bola sin que se pegue a los dedos al apretar la masa.

2. Se toman aproximadamente 8 g. de muestra y se amasa hasta darle

forma elipsoidal. Se arrolla esta masa colocndola entre los dedos de

la mano y una placa de vidrio despulido y con suficiente presin se

hace una barita o rollito que tenga un dimetro uniforme en toda sulongitud.

3. Cuando el dimetro de la barita se reduzca a 1/8 (3.2 mm), se rompe

en unos 6 u 8 pedazos, unindolos nuevamente, hasta darle a la masa

una forma mas o menos elipsoidal y vuelve a amasar. Continuar

haciendo rollitos de 1/8, y amasando hasta que ya no sea posible

obtener rollitos de 1/8. El resquebrajamiento puede ocurrir cuando la

barrita de suelo tenga un dimetro mayor a 1/8, esto se considerar

satisfactorio siempre que el suelo haya sido previamente amasado en

rollitos de 1/8 de dimetro.

4. Luego de tener el suelo resquebrajado, reunir las porciones y

colocarlas en un platillo, pesarlo. Secar el suelo a peso constante, a

110 C +_ 5 C. Luego pesar la muestra secada al horno. La diferencia

entre ambos nos dar el peso del agua en la muestra.


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5. Calculase el LP, expresndolo como un contenido de humedad referido

en porcentaje, al peso del suelo secado al horno.

6. Se realizara la operacin 2 o 3 veces para sacar un promedio, y se

expresa redondendolo al numero entero mas prximo.

Limite de Contraccin

1. Se toman aproximadamente 60 g. (30 por cada petri) de material que

pasa el tamiz No.40 y se preparan con una humedad igual o

ligeramente mayor que el LL.

2. Llenar con este suelo una (o dos) cpsula petri, previamente lubricada

con vaselina u otra grasa pesada para evitar la adherencia del suelo a

las


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llena en 3 capas aproximadamente iguales, golpeando ligeramente elpetri, en cada capa, sobre una superficie firme, a fin de que la masa de

suelo se halle debidamente y uniformemente distribuido, y todas las

burbujas de aire sean llevadas a la superficie.


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3. Al terminar la ltima capa, deber retirarse el exceso de suelo y

enrasarlo cuidadosamente con una esptula. Pesar el petri con el suelo

hmedo.

4. La masa de suelo deber ser secada al aire a temperatura ambiente,

hasta que su color cambie de oscuro a claro. Luego se secara lamuestra a peso constante, en el horno a 110 C _+ 5 C. Se pesara y

tambin se registrara el peso del petri vaci.

5. Determinar la capacidad (volumen) del petri, que es adems el

volumen del suelo hmedo moldeado, mediante el uso del mercurio:

a) Llenar el petri con Hg hasta derramar, remover el exceso

de mercurio con una placa de vidrio, presionando firmemente

sobre los bordes del molde.

b) se pesa el petri ms Hg; restndole el peso del petri,obtenemos el peso del Hg; y el volumen del petri (volumen

inicial) conociendo la gravedad especfica del Hg: = 13.35

Vi = WHg / Hg

El volumen tambin puede ser medido con una probeta de cristal

graduada.

6. Determinacin del volumen de la pastilla de suelo seca:

a) Llenar con mercurio un vaso de vidrio, el cual deber

colocarse sobre un plato que recoja el mercurio sobrante,enrasarlo con el vidrio de tres puntas. Limpiar el mercurio que

rebose.

b) Sobre la superficie de mercurio se colocara el suelo seco

moldeado. Se introduce cuidadosamente utilizando el plato de

vidrio que tiene las tres puntas, presionndolo firmemente sobre

los bordes del vaso y evitando la formacin de burbujas de aire.

El volumen de mercurio que se desplace se medir en el

graduado de cristal o se obtendr su peso y con la ayuda de la

gravedad especifica del Hg, se encontrara el volumen del suelo

seco moldeado (volumen final).

Vf= WHg desplazado / Hg

7. El lmite de contraccin se obtiene as:

LC = %W [(Vi Vf)/Ws] *100


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Donde:

%W = Porcentaje de Humedad

Vi = Volumen del suelo moldeado hmedo

Vf= volumen del suelo moldeado seco

Ws= peso del suelo moldeado seco al horno

8.Generalmente se toman dos muestras para obtener un promedio.

Aproximar al entero ms cercano.


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Peso Volumtrico


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O B J E T I V O S

Determinar el peso volumtrico de una muestra de

suelo haciendo uso del principio de Arqumedes.

M A T E R I A L Y E Q U I P O

Parafina

Balanza

Beaker

Esptula

Brocha Hilo

Latita para humedad

Horno

Estufa


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El peso volumtrico o especfico se define como el cociente de peso

de un cuerpo por su volumen.

PV = W/V = Lbs/pies3 = grs/ cms3 = kgs/mts3

En el ensayo determinaremos el peso volumtrico de una muestra

cbica de suelo mediante un mtodo que se basa en el principio de

Arqumedes.

El principio de Arqumedes es un principio fsico que afirma que un

cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido esttico (e

incompresible), ser empujado con una fuerza igual al peso del

volumen de lquido desplazado por dicho objeto. De este modo

cuando un cuerpo est sumergido en el fluido se genera un empuje

hidrosttico resultante de las presiones sobre la superficie del cuerpo

que acta siempre hacia arriba a travs del centro de gravedad del

cuerpo y de valor igual al peso del fluido desplazado.
http://es.wikipedia.org/wiki/Fluidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerzahttp://es.wikipedia.org/wiki/Pesohttp://es.wikipedia.org/wiki/Centro_de_gravedadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Fluidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerzahttp://es.wikipedia.org/wiki/Pesohttp://es.wikipedia.org/wiki/Centro_de_gravedad


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Esta fuerza se mide en Newtons (en el SI) y su ecuacin se describe

como:

Donde f y s son respectivamente la densidad del fluido y del slido

sumergido; V el volumen del cuerpo sumergido; y g la aceleracin

de la gravedad.


1. Se toma una pequea muestra cbica inalterada de suelo.

2. Se pesa suspendida por medio de un hilo que atamos a su

alrededor, este peso lo llamaremos peso al aire (Wa).

3. Se parafina la muestra y se pesa, siendo este el peso, el peso de

la muestra en el aire parafinada (Wap).

4. Se sumerge la muestra parafinada, siempre suspendida por un

hilo, en un Beaker con agua y obtenemos el peso de la muestra

parafinada en el agua (Wpa). Se debe tener cuidado de sumergir

la muestra totalmente en el agua, pero sin tocar el fondo.

5. Tomamos una muestra para determinar el porcentaje de

humedad.

D A T O S Y C L C U L O S
http://es.wikipedia.org/wiki/Newtonhttp://es.wikipedia.org/wiki/Aceleraci%C3%B3n_de_la_gravedadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Aceleraci%C3%B3n_de_la_gravedadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Newtonhttp://es.wikipedia.org/wiki/Aceleraci%C3%B3n_de_la_gravedadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Aceleraci%C3%B3n_de_la_gravedad


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Datos Muestra Muestra


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1 2Peso Muestra al Aire Peso Muestra Parafinada alAire Peso Muestra Parafinada en

Agua Peso Muestra Parafinada Volumen de Parafina Volumen Muestra Peso Volumtrico

Datos de Humedad Peso Suelo Hmedo + Lata Peso Suelo Seco + Lata Peso Lata

Peso Suelo Hmedo + Lata Peso Suelo Seco + Lata % Humedad


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Gravedad Especfica


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O B J E T I V O S

Familiarizarse con el mtodo para la obtencin de la Gravedad

Especifica de un suelo compuesto por partculas pequeas, las

cuales tienen una gravedad especifica mayor que 1.00.


Picnmetro de 500 ml Balanza

Termmetro

Agua destilada

Estufa

Horno

Embudo Cpsula de porcelana

Esptula.



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Definimos como Gravedad Especfica o Densidad de la fase slida de

un suelo, la relacin entre el peso especfico de la materia que

constituyen las partculas del suelo y el peso especfico del agua

destilada a 4 C.

Gs = m sabemos que = w / v

w 4c

Gs= Ws/Vs

Ww/Vw

Considerando iguales los volmenes de material y el agua tenemos:

Gs= Ws/Ww

Por lo tanto la gravedad especfica la podemos definir como la

relacin del peso del aire, de un determinado volumen de material, auna cierta temperatura, y el peso al aire, de un volumen igual de agua

destilada, a la misma temperatura.

El valor de la gravedad especfica de un suelo es necesaria para el

calculo de la relacin de vacos, par el anlisis hidromtrico y para la

clasificacin de los minerales que contiene.Los valores de la gravedad especfica de muchos suelos varia entre

2.65 y 2.85. Los suelos orgnicos o con partculas porosas tienen

valores de Gs menores que 2.0; en cambio los suelos que contienen


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partculas pesadas como hierro los valores de Gs son mayores que

3.0.

Para fines de laboratorio la gravedad especifica se obtiene como la

relacin entre el peso de los slidos (o sea el peso del suelo sin aire y

sin agua) y el peso del volumen de agua que desalojan a una

temperatura ambiente. Los valores de la Gs debern ser referidos a

20 C.

Existen diferentes mtodos para determinar la Gs en el laboratorio,

todo depende del tamao de las partculas por las que esta formado elsuelo:

Para el material que pasa el tamiz No 4 se utiliza el mtodo

AASHTO 100-70.

Cuando el suelo esta compuesto por partculas mayores del

tamiz No 4. deber emplearse el mtodo estndar AASHTO 85. Cuando el suelo esta compuesto por partculas mayores o

menores del tamiz No 4, la muestra deber separarse por el

mtodo correspondiente. En este caso, la gravedad especifica

del suelo, ser el promedio de los valores obtenidos.


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Compresin Axial

O B J E T I V O S


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Determinacin rpida de los valores de esfuerzos compresivos de

suelos inalterados que posean suficiente cohesin para determinar

la prueba en estado no confinado.


Aparato de compresin

Indicador de deformacin Calibrador de vernier

Cronometro

Horno

Balanza

Herramienta para remoldar la muestra

Latitas para humedad

M A R C O T E R I C O

Esfuerzo compresivo sin confinar:


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La carga mxima por unidad de rea a la cual un espcimen cilndrico

de suelo fallar en una prueba de compresin simple.

Este es un ensayo simple donde la compresin atmosfrica rodea el suelo,

consiste en aplicar una carga vertical a un espcimen cilndrico y llevarlo a la falla

sin proporcionarle ningn soporte lateral. Esta prueba se asemeja a una triaxialen la cual el esfuerzo principal mayor fuera igual al vertical y los esfuerzos

principales intermedios fueron nulos. El ensayo es similar a los que se efectan en

cilindros de concreto. El esfuerzo normal 1, que se aplica a la muestra cilndrica

del suelo hasta que falle, se designa qu y que se denomina resistencia a la

compresin sin confinar del suelo.

Si 1 = qu y 3 = 0 la formula siguiente:

1 = 3 tan 2 (45+ / 2)+ 2 c tan (45+ / 2)

Se reducir a:

1 = qu = 2 c tan (45+ / 2)

)2

45tan(*2

+

=qu

c

2 tan (45 + / 2)

= 0 para suelos cohesivos y tan 45= 1

2

quc =

Esta prueba queda circunscrita a suelos cohesivos, pues en los no

cohesivos es imposible labrar la muestra.


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El ensayo se realiza con muestras obtenidas con tubos de pared

delgada y sin perturbar hasta donde sea posible.

Algunas veces que se obtiene de muestras procedentes del ensayo de

penetracin estndar.

PREPARACIN DE LAS MUESTRAS

Tamao de las muestras: Los especimenes deben tener un dimetro

mnimo de 30 mm y la partcula mayor contenida dentro delespcimen de ensayo debe ser menor que 1/10 del dimetro del

espcimen. Para muestras que tengan un dimetro de 72 mm o

mayores, el tamao mayor de partcula debe ser menor que 1/6 del

dimetro del espcimen. Si despus de terminar un ensayo sobre una

muestra inalterada, se encuentra, con base en la observacin directa,

que hay presentes partculas mayores que las permitidas. La relacinde altura a dimetro debe encontrarse entre 2 y 2.5. Determine la

altura promedio y el dimetro de la muestra para el ensayo. Tome un

mnimo de 3 mediciones de la altura (separadas 120), y por lo menos

tres mediciones del dimetro espaciadas igualmente a lo largo de la

generatriz del cilindro.

Muestras inalteradas:Prepare los especimenes inalterados a partir de

muestras grandes inalteradas.

Las muestras de tubo pueden ser ensayadas sin labrar, excepto sus

extremos, si las condiciones de la muestra justifican este

procedimiento. Maneje las muestras cuidadosamente para prevenir


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cualquier alteracin, cambios en la seccin transversal o prdidas en

el contenido de agua. Si el aparato de extraccin puede causar

compresin o cualquier otro tipo de alteracin notoria de la muestra,

divida el tubo de muestreo a lo largo o crtelo en secciones pequeas

para facilitar la remocin del espcimen sin alteracin. Cuando sea

posible, prepare los especimenes labrados a partir de muestras

mayores intactas en un cuarto con humedad controlada. Haga todo lo

posible para prevenir cualquier cambio en el contenido de agua del

suelo. Los especimenes deben tener una seccin transversal circular

con sus extremos perpendiculares al eje longitudinal de la muestra.

Cuando recorte o labre una muestra, remueva cualquier guijarropequeo o concha que encuentre. Llene cuidadosamente los vacos en

la superficie del espcimen con suelo remoldeado obtenido de los

recortes. Cuando la presencia de guijarros o desmoronamiento de

lugar a una irregularidad excesiva en los extremos, emparjelos con

un espesor mnimo de yeso, cemento, o un material similar. Cuando la

condicin de la muestra lo permita puede utilizarse un torno vertical,que acomode la muestra completa, como una ayuda en el labrado de

la muestra hasta el dimetro requerido. Cuando se considere

importante la prevencin del desarrollo de fuerzas de capilaridad,

selle el espcimen con una membrana de caucho con un

recubrimiento de plstico delgado, con un recubrimiento de grasa o

de plstico pulverizado durante todo el ensayo.

Determine las dimensiones y la masa de la muestra para el ensayo. Si

el espcimen debe ser emparejado con yeso o cemento, su masa y

dimensiones deben ser determinadas antes de emparejar sus

extremos. Si la muestra completa no se va a utilizar en la


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determinacin del contenido de agua, tome una muestra

representativa de cortes para este objeto colocndolas

inmediatamente en una cpsula cubierta.

Muestras remoldeadas: Las muestras remoldeadas pueden ser

preparadas a partir de una muestra inalterada o a partir de una

muestra alterada, siempre y cuando sea representativa de la muestra

inalterada fallada. En el caso de las muestras inalteradas falladas,

envuelva el material en una membrana de caucho delgado y amase el

material completamente con los dedos para asegurar un remoldeo

completo. Evite que quede aire atrapado en la muestra.

Tenga cuidado de obtener una muestra de densidad uniforme, con la

misma relacin de vacos de la muestra inalterada y con el mismo

contenido natural de agua en el suelo.

Moldee el material alterado en una formaleta de seccin transversal

circular cuyas dimensiones cumplan los requerimientos del numeral6.1. Despus de retirar los especimenes de la formaleta, determine la

masa y las dimensiones de las muestras para el ensayo.

Muestras compactadas: Las muestras deben ser preparadas con un

contenido de agua predeterminada y con la densidad prescrita por el

cliente que solicita el ensayo. Despus de preparada la muestra

recorte los extremos perpendicularmente al eje longitudinal, retrela

de la formaleta y determine su masa y sus dimensiones.


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Nota: La experiencia muestra que es difcil compactar, manejar y

obtener resultados validos con especimenes que tienen un grado de

saturacin mayor de 90%.


1. - Los especmenes debern tener un dimetro mnimo de 1.3" ( 3.3

cm. ) y el tamao mximo de las partculas contenidas dentro del

espcimen de prueba ser menor de 1/10 del dimetro del

espcimen. Para especmenes que tengan un dimetro de 2.8"

( 7.11 cm. ) o mayor, el tamao mximo de la partcula ser menor

que 1/6 del dimetro del espcimen. Si despus de realizada la

prueba en un espcimen inalterado, se encuentran partculas

mayores que las mencionadas anteriormente, dicha informacindeber registrarse como observaciones. La relacin altura -

dimetro estar entre 2 y 3. Las alturas y los dimetros se miden

con un calibrador Vernier.


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2. - De una muestra inalterada grande lbrese el espcimen en un cuarto

hmedo, teniendo cuidado en evitar cualquier cambio de humedad en el suelo.

Los especmenes a usar pueden ser de seccin circular uniforme o de seccin

cuadrada, con sus bases perpendiculares al eje longitudinal del espcimen.

3. - Determinar ( altura y dimetro ) y peso del espcimen.

4. - Coloque el espcimen en el aparato de carga de tal manera que

se encuentre centrado en la plataforma base. Ajustar el aparato

cuidadosamente para la plataforma superior haga contacto con el

espcimen. Colocar en cero el indicador de deformacin. Apliquela carga registrando valores de carga y deformacin cada 30 seg.

Contine cargando hasta que los valores de carga decrezcan con

incremento de la deformacin.

5. - Determine la falla del espcimen y anote el ngulo de falla con

respecto a la horizontal.

6. - Determine el contenido de humedad del espcimen entero,

amenos que se halla obtenido muestras representativas para ese

propsito como en el caso de especmenes inalterados.


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Compresin Triaxial

O B J E T I V O S


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Determinar los parmetros necesarios para conocer el esfuerzo

sin consolidacin y sin drenaje, de especmenes cilndricos de

suelos cohesivos en condiciones inalteradas.

Proveer informacin para la determinacin de la envolvente de

Morh.


Maquina Triaxial de compresin.

Cmara Triaxial.

Compresor de agua o aire.

Calibrador de vernier.

Herramientas para el remoldeo de la muestra.

Cronometro. Balanza.

Horno.

Latitas para humedad.

Membranas plsticas.


Las pruebas de compresin triaxial son las ms usadas para

determinar las caractersticas de esfuerzo-deformacin y de


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El fsico alemn Otto Morh, ideo una representacin grfica para

resolver las ecuaciones de los esfuerzos normales y de corte en un

plano, que forme un ngulo con el esfuerzo principal menor (en

este caso 3).

Morh estableci la siguiente relacin entre los esfuerzos normales y

tangenciales:

(( 1 - 3 )/2 )2 = 2 + ( - ( 1 + 3 )/2)2

Esta es la ecuacin de un crculo cuyo centro tiene las ordenadas

y = 0

x = ( 1 + 3 )/2

Radio = 1 - 3

2

La representacin grfica de la ecuacin anterior, mediante un circulo,

es lo que se conoce con el nombre de CIRCULO DE MORH . Mediante

estos crculos de Morh se puede determinar el esfuerzo normal y corte

en cualquier plano, cuando se conocen los esfuerzos principales.

En la prueba Triaxial, la envolvente de los crculos de Mohr, nos dar

el ngulo de friccin interna y la cohesin c del suelo ensayado. Se

recomienda un mnimo de tres ensayos, variando cada vez los


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esfuerzos laterales 3. En general, los ensayos triaxiales dan valores

de , menores que los obtenidos mediante los ensayos de corte

directo, habindose obtenido hasta 2menos, en arenas densas.


1. Los especmenes debern tener un dimetro mnimo de 1.3 pl. (3.3

cm.) y el tamao mximo de las partculas contenidas dentro del

espcimen de prueba ser menor que 1/10 del dimetro de 2.8 pl.

(7.11cm) o mayor, el tamao mximo de la partcula ser menor

que 1/16 del dimetro del espcimen. Si despus de realizada la

prueba en un espcimen inalterado se encuentran partculas

mayores que las mencionadas anteriormente, debern registrarse

esa informacin en las observaciones. La relacin altura dimetro


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estar entre 2 y 3. Las alturas y los dimetros se miden con un

calibrador de vernier.

2. De una muestra inalterada grande lbrese los especmenes en un

cuarto hmedo, teniendo cuidado en evitar cualquier cambio de

humedad de la muestra.. Los especmenes a usar pueden ser de

seccin circular uniforme o de seccin cuadrada, con los extremos

perpendiculares al eje longitudinal del espcimen.

3. Determinar las dimensiones (altura y dimetro) y peso del

espcimen.

4. Coloque el espcimen en una membrana plstica y sllelo respecto

a la base y parte inferior de dentro de la cmara de presin (antes

pueden ser colocadas piedras porosas en los extremos de la

probeta segn sea el tipo de ensayo a realizar). Coloque la cmara

Triaxial encima y cuide de alinear el eje axial con la muestra (queest en un solo eje). Aplique la compresin lateral a la presin

requerida. Coloque en cero los diales de carga y deformacin.

Simultneamente con la aplicacin de la presin de cmara,

comience a aplicar la carga axial y registre valores de carga y

deformacin cada 15 seg. Tomar suficientes lecturas para definir

bien la curva de esfuerzo-deformacin; lecturas mas frecuentes

pueden ser necesarias al acercarse la falla. Continuar unas 2 o 3

Lecturas despus de la falla.

5. Determine el contenido de humedad del espcimen de prueba

usando el espcimen entero a menos que se hallan obtenido


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muestras representativas para este propsito, como en el caso de

los especmenes inalterados.


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Cortante Directo


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O B J E T I V O S

Familiarizarse con un procedimiento para la determinacin de los

parmetros y c, de la resistencia al corte del suelo.

M A T E R I A L E S Y E Q U I P O

Aparato de carga

Caja de corte

Piedras porosas

Apisonador

Calibrador



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La prueba de Corte Directo es el procedimiento ms antiguo y

sencillo para determinar la resistencia al corte de un suelo.

La muestra se coloca en una caja de seccin rectangular o circular,

especialmente diseada, de rea y altura determinada. La caja esta

dividida por ala mitad. La mitad inferior de la caja esta, generalmente,

fija y la otra mitad se puede mover libremente en direccin horizontal

y en ella se aplica la carga normal PV, una vez que ha sido colocada la

muestra de suelo en la caja. Luego una fuerza horizontal PH se aplica

a la mitad superior de la caja, la cual corta la muestra segn el plano

x-x; hasta que el material falle.

En la prctica la tapa y el fondo pueden ser placas porosas que

permitan el cambio de humedad de la muestra y/o placas con estras

que ayuden a distribuir uniformemente los esfuerzos en el plano de

falla. En el ensayo se utiliza una muestra relativamente delgada que

se consolida rpidamente bajo la carga (cuando se requiereconsolidacin). La preparacin de la muestra y la ejecucin del ensayo

son simples en la mayora de los suelos, lo que hace que el mtodo

sea atractivo para los trabajos de rutina.

Las simplificaciones inherentes a este mtodo de ensayo limitan la

confianza de sus resultados:

1. La distribucin de los esfuerzos no es uniforme en toda la

superficie donde se produce el esfuerzo cortante, son mayores

en los bordes y menores en el centro; lo que produce una falla

progresiva.


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2. El suelo esta obligado acortarse en un plano predeterminado,

que puede ser no necesariamente el ms dbil, en este caso la

resistencia dada por el ensayo puede ser muy alta.

3. Es difcil controlar el drenaje o cambio de humedad durante el

ensayo; lo cual limita su utilidad en los suelos hmedos.

Los ensayos de Corte Directo se pueden clasificar en:

a) Ensayos no consolidados no drenados o ensayos U:

El corte se inicia antes de consolidar la muestra bajo la carga

normal Pv. Si el suelo es cohesivo y saturado, se desarrollara

exceso de presin de poros; en otras palabras, luego de laaplicacin de la carga normal Pv se comienza inmediatamente

el corte, o sea, registramos los desplazamientos horizontales

producidos por la correspondiente carga horizontal.

b) Ensayos consolidados no drenados o ensayos CU:

Se aplica la fuerza normal, y se observa el movimiento verticaldel deformimetro hasta que pare el asentamiento antes de

aplicar la fuerza cortante, o sea que el ensayo se comienza

despus de haber consolidado el suelo bajo la carga Pv

completamente, Si el ensayo se prosigue rpidamente, se

desarrollaran presiones de poro en los suelos cohesivos

hmedos o saturados, debidos al bajo coeficiente de

permeabilidad.

c) Ensayos consolidados drenados o ensayos CD:

La fuerza normal se aplica, y se demora la aplicacin del

cortante hasta que se haya desarrollado todo el

asentamiento; se aplica a continuacin la fuerza cortante tan


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lento como sea posible para evitar el desarrollo de presiones

de poro en la muestra.

Para suelos no cohesivos, estos tres ensayos dan el mismo

resultado, este la muestra saturada o no; y por supuesto, si la

tasa de aplicacin del cortante no es demasiado rpida.

Para materiales cohesivos, los parmetros de suelo estn

marcadamente influidos por el mtodo de ensayo y por el

grado de saturacin, y por el hecho de que el material este

normalmente consolidado o sobre consolidado.


1. Moldear cuidadosamente las muestras, a que tengan el mismo

tamao y que se ajusten perfectamente en la caja. Mantener las

muestras en un lugar donde se controle su humedad.

2. Determinar las dimensiones de la caja de corte y armar la cajacomo sigue:

- Colocar la base de la caja.

- Introducirle la placa de drenaje, teniendo cuidado que los

canales queden perpendiculares a los de la base.


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- Colocar la placa porosa.

- Introducir la muestra de prueba ayudados por un

apisonador.

- Colocar la otra placa porosa.

- Colocar la otra placa de drenaje en el mismo sentido de

la de abajo.

- Colocar la tapa de la caja.

3. Colocar la caja en la maquina de corte y colocarle la carga

normal sobre la tapa de la caja, o sea Pv (ya sea 10, 20, 30, 40 Kg).

4. Colocar los diales de carga y deformacin en cero.

5. Quitar los tornillos fijos y dar un cuarto de vuelta a los de

prueba.

6. Iniciar a aplicar la carga de corte o carga horizontal PHlentamente y tomar lecturas de los diales cada 10 15 segundos

hasta que el suelo falle.

7. Probar unas 2 3 muestras mas variando la carga normal.


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INVESTIGACION

1. Mtodo de la veleta

2. Mtodo de penetracin estndar


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Permeabilidad en los Suelos


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O B J E T I V O S

Determinar el coeficiente de permeabilidad de un suelo pormedio del mtodo de carga constante.

M A T E R I A L Y E Q U I P O Permemetro

Cronometro

Termmetro

Probeta Graduada

Apisonador

Calibrador

Sistema de Abastecimiento de Aguas.



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Se denomina permeabilidad a la facilidad con que se mueve un fluido

a travs de un medio poroso. Cualquier material con vacos es poroso

y si los vacos estn interconectados posee permeabilidad. En los

problemas de ingeniera geotcnica, el fluido es el agua y es medio

poroso es la masas de suelo. Los suelos de acuerdo a la mayor o

menor facilidad de permitir el paso del agua a travs de su poros

pueden ser permeable o impermeables.

La permeabilidad de una masa de suelo es importante en:

La evaluacin de la cantidad de filtracin a travs de l y por

debajo de presas y diques, hacia posos de agua.

La evaluacin de la supresin o fuerza de filtracin bajo estructuras

hidrulicas para un anlisis de estabilidad.

La provisin de un control de las velocidades de filtracin de tal

manera que las partculas de gran fino no sean erosionadas de la

masa de suelo.

En 1856, Henri Darcy propuso que el flujo de agua a travs de un

suelo se expresa como:

KiV =

Donde la velocidad de escurrimiento de un suelo es proporcional a

una constante K (coeficiente de permeabilidad), propia ycaracterstica de cada suelo, y de la gradiente hidrulico i, que es la

relacin entre la diferencia de niveles ( H ) y la distancia L, que el

agua tiene que recorrer

(L

Hi

= ).


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Y el gasto que pasa a travs de la muestra de suelo de seccin

transversal A, estar dado por:

AiKQ =

En las ecuaciones anteriores aparece una constante fsica de

proporcionalidad K, llamada coeficiente de permeabilidad del suelo,

que tiene las unidades correspondientes a la velocidad, lo que ha

servido para definir en trminos simples el coeficiente. Es obvio que

en el valor numrico de K se reflejan propiedades fsicas del suelo y

en cierta medida ese valor indica la mayor o menor facilidad conque

el agua fluyen a travs del suelo, estando sujeto a un gradientehidrulico dado. Esta facilidad a su vez depende de toda una serie de

propiedades fsicas del suelo, y tambin de algunos factores, como:

1. relacin de vacos del suelo.

2.Estructura y estratificacin del suelo

3.La existencia de agujeros, fisuras, etc., en el suelo.4.El tamao y forma del grano del suelo: la presencia de partculas

y laminares tiende a reducir K mas que cuando el suelo esta

compuesto predominantemente por partculas redondeadas o

esfricas.

5.El grado de saturacin del suelo: a medida que aumenta la

saturacin, K aparentemente se incrementa, en porte este aumento

se debe a la en la tensin superficial.

6. la temperatura y viscosidad del fluido: a medida que la

temperatura aumenta, la viscosidad disminuye y el coeficiente de

permeabilidad aumenta, es decir la velocidad del fluido aumenta.

Hay varios procedimientos para la determinacin de la


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K = coeficiente de permeabilidad, en cm./seg.

D10 = dimetro efectivo, en cm.

C = coeficiente que varia desde cerca de 40 hasta 150. El valor de

C=116 suele mencionarse como un promedio aceptable.

Sin embargo la variacin de C resulta excesiva para que la frmula sea

confiable.

Mtodos Directos

Para la determinacin del coeficiente de permeabilidad, puede

obtenerse un valor aproximado en el laboratorio, usando un ensayo

de permeabilidad de carga constante o uno de carga variable, ambos

basados en la ley de Darcy. Estos ensayos se realizan en cilindros

especiales (permemetros) , cmaras de presin, o consolidmetros o

tubos muestreadores. El tipo de ensayo y el equipo debe ajustarse a

los objetivos de las pruebas y caractersticas del material. El ensayo

de carga variable es el ms econmico para ensayos de larga

duracin mientras que el de carga constante es preferido para suelosque tienen grandes relaciones de vacos tales como grava, arenas y

para los cuales es deseable usar una gran cantidad de flujo.

Ni el ensayo de carga constante, ni el de carga variable nos permiten

obtener el valor del coeficiente de permeabilidad del todo confiable.

Algunos factores o imitaciones que reducen su confiabilidad son:

1. El suelo que se utiliza en el permemetro nunca es igual al suelo

que se tiene en el terreno, siempre este algo alterado.


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2. La orientacin de los estratos con respecto al flujo de agua es

probablemente diferente en el laboratorio.

3. Las condiciones de fronteras son diferentes en laboratorio. Las

paredes lisas del permemetro mejoran los caminos de flujo con

respecto a los caminos naturales del terreno.

4. La cabeza hidrulica h puede ser diferente (a veces mucho mayor)

en el laboratorio, la cual causa el elevado del material.

5. El efecto del aire atrapado en la muestra de laboratorio es grande

aun para pequeas burbujas de aire, debido al tamao tan pequeo

de la muestra.

Ensayo de Carga Constante

Este tipo de pruebas se utiliza para suelos relativamente permeables,

tales como gravas, arenas y mezclas de arena y grava. Los

coeficientes de permeabilidad de estos suelos varan entre 10-2 y 10-3

cm/seg.

La prueba consiste en someter la muestra de suelo a un escurrimiento

de agua, bajo una carga constante. El coeficiente de permeabilidad se

determina directamente con base a la ley de Darcy, a partir del gasto

observado, el rea de la seccin transversal de la muestra, la longitud

de la muestra, carga aplicada y la temperatura del agua.


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1. Medir el dimetro interno del permemetro y determinar su

relacin transversal (A).

2. Colocar el material en copas, apisonando las a manera que la

muestra quede uniformemente compactada en todo su espesor.

3. Medir la longitud total de la muestra de suelo (L).

4. Colocar el permemetro en el centro de abastecimiento de agua.

5. Saturar completamente la muestra y estabilizar la condicin de

flujo, permitiendo que el agua fluya por un tiempo

6. Llenar el permemetro de agua hasta la altura escogida para dar a

la muestra el gradiente hidrulico. Mantener esa carga can. durante

toda la prueba.


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ETAPA IVTiempo

(s)

Volumen

(ml)

Coef. De Permeabilidad

(m/s)

INVESTIGACION

1. Como influye la relacin de vacios, estructura, estratificacin, la

presencia de agujeros, fisuras en el suelo, la temperatura delagua en la permeabilidad del suelo.

2. Valores tpicos de permeabilidad para diferentes suelos.


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O B J E T I V O S

Obtener muestras representativas para determinar las

caractersticas y propiedades fsicas del suelo en ellaboratorio.

Identificar preliminarmente el suelo en el campo.

M A T E R I A L E S Y E Q U I P O

Cinta mtrica.

Plomada.

Pala.

Azadn.

Pala de postear.

Cuchillo.

Esptula de abanico.

Cilindro de pared

delgada.

Latas con bordes

cortantes.

Latitas para humedad.

Brochas.

Cucharas.

Estufa de gas.

Lona.

Costales.

Cuerda.

Caja con tapa.


88/123

Papel.

Parafina.

Etiquetas.

Frasco de vidrio.

Lpiz y cuaderno de

notas.


89/123


En mecnica de suelos se tiene que contar con datos

firmes y seguros respecto al suelo que esta tratando, por

lo tanto se requiere de muestras de suelo apropiadas

para obtener a partir de ellas la informacin deseada en

el laboratorio.

Identificacin en el campo

La falta de tiempo o medios hace que frecuentemente

sea imposible realizar detenidos ensayos para poder

clasificar el suelo por lo que la habilidad de identificarlos

en el campo es importante. Aun cuando el tiempo y losmedios permitan ensayos de laboratorio se hace un

examen al tomar la muestra, con el fin de describir el

suelo adecuadamente. Algunos de los principales

mtodos de identificacin en el campo son:

Forma del grano: que consiste en evaluar el grado

de angulosidad y redondez del grano.


90/123

Tamao y graduacin del grano: para tener una

idea de la distribucin por tamaos en el suelo, se

recomienda en suelos gruesos una inspeccin visualy en los finos el ensayo de sedimentacin.

Sacudimiento: es para suelos de grano fino. Se

toma una muestra pequea de suelo y se agrega

agua, para luego agitarla horizontalmente sobre la

palma de mano. Entre menos tenga una apariencia

brillante en la muestra mayor ser el contenido de

arcilla.

Rotura: se toma una muestra de suelo y se deja

secar bajo la accin del sol, una vez seca se

presiona con los dedos, entre mayor sea el

contenido de arena mas rpido se pulverizara la

muestra.

Tenacidad: se toma una muestra de suelo, se

agrega agua hasta que adquiera una consistencia

de masilla. Ruede la muestra en la palma de la


91/123

mano tratando se formar cilindros, si esto es fcil

de ejecutar sin resquebrajamientos estaremos en

presencia de un suelo plstico.

Prueba de tacto: se toma una muestra de suelo

hmeda y se rota en la palma de la mano. El

material adherido en las manos se puede sacudir,

entonces estaremos en presencia de un suelo

arenoso; si despus de sacudir queda una huella de

material, se trata de un suelo arcilloso.

Olor: se toma una muestra de suelo y se somete a

calentamiento, dependiendo de los vapores que

desprenda se podrn determinar olores

caractersticos.

Brillo: se frota una muestra de seca o ligeramente

hmeda con la ua o con navaja. Una superficie

brillante indica un material muy plstico.


92/123

TIPOS DE MUESTRA

Muestras alteradas: son aquellas en las que no hace

ningn esfuerzo para conservarles su estructura y

humedad del suelo. Estas muestras deben extraerse

para su inspeccin y examen general, para la

clasificacin de suelos, determinacin de la

humedad o para determinar sus caractersticas de

compactacin.

Muestras inalteradas: son lo contrario de las

anteriores. Son utilizadas para determinar la

resistencia al deslizamiento, consolidacin. Y

permeabilidad.

REQUISITOS SOBRE LA CANTIDAD DE LA MUESTRA

La cantidad de material que se necesitar para ensayos

de laboratorio depende de dos factores: cantidad, ndole

y objeto de los ensayos a llevar a cabo caractersticas

del tamao de partcula; del material que se tenga que

ensayar.


93/123

Sin embargo, se han establecido tres grupos generales

de tamao para las muestras alteradas:

Pequeas: se componen generalmente de 2 a 4.5

Kg. y son utilizadas en pruebas de clasificacin.

Grandes: constan usualmente de 11 a 22 Kg. Y son

utilizadas para clasificacin, permeabilidad,

compactacin, gravedad especfica, cortante y

consolidacin.

Extra- grande: constan de 18 a 68 Kg. de material

para realizar pruebas de estabilidad.

Para obtener las cantidades necesarias de este tipo de

muestras se requieren realizar el cuarteo; que es el

proceso de reducir una muestra de material al tamao

conveniente y se aplica frecuentemente el campo

cuando el volumen de material que se obtiene al

muestrear sobrepasa a la cantidad que se necesita

remitir al laboratorio.


94/123

Para muestras inalteradas se necesitan muestras de 13

cm. De dimetro mnimo, para los ensayos de corte,

permeabilidad y consolidacin. Cuando el porcentaje degrava es mayor del 40%, los tamaos y cantidades

deben duplicarse

UBICACIN DE LOS SONDEOS.

La ubicacin de los sondeos esta bien definida por el tipo

de obra a ejecutar y lo que se espera a lo referente a la

Herraticidad del lugar. Por ejemplo en estudios para

cimentaciones de puentes, el trazo del cruc y los

puntos posibles de ubicacin de pilas y estribos son

apropiados para sondeos. En el caso de carreteras se

requieren sondeos a uno y otro lado de la lnea central a

lo largo de toda la carretera.

LOCALIZACIN DE SONDEO.

Cada calicata, perforacin u otra excavacin

exploratoria se localiza midiendo o contando por pasos

la distancia en ngulo recto desde el punto de referencia


95/123

como ser la lnea central de una carretera, o una

esquina de una estructura a la calicata o exploracin.

PROFUNDIDAD DEL SONDEO.

Los sondeos deben de penetrar todos los estratos que

puedan consolidarse notablemente por efectos de las

cargas. Para estructuras pesadas muy importantes,

como grandes puentes y edificios muy altos, esto

significa que los sondeos deben llegar hasta la roca; sin

embargo. Para estructuras pequeas, la profundidad se

puede estimar por caractersticas geolgicas, por los

resultados de investigaciones previas en la misma rea

y teniendo y teniendo en cuenta la extensin y peso de

la estructura.

La regla simple para estructuras como hospitales y

edificios para oficinas relaciona la profundidad de los

sondeos con el ancho y el nmero de pisos.

Para fines de cimentacin, en donde los asentamientos y

resistencia son los factores determinantes, el rea de


96/123


97/123


98/123

ambos extremos de la muestra. Todas las muestras

inalteradas deben ser empacadas en madera, en paja,

aserrn u otro material absorbente de los golpes yadems protegerse en cajas de madera, las cajas se

rotulan con avisos precautorios tales como Manjese

con cuidado Este lado hacia arriba No se deje caer


1.- Muestreo superficial: nos permite obtener muestras

alteradas e inalteradas.

Para obtener muestras superficiales inalteradas tenemos

dos mtodos:

a.- Para suelos cohesivos duros: mtodo del queso:


99/123


100/123

5.- Se coloca la muestra en un cajn de mayores

dimensiones que ella, a fin de poderla empacar con

aserrn, papel o paja.

b. Para suelos cohesivos suaves: Mtodo del cilindro de

bordes cortantes.

1.- Despus de limpiar y nivelar el terreno se introduce

el cilindro muestreador hasta donde la resistencia del

terreno lo permita.

2.- Si con la simple presin no se logra introducir todo el

cilindro se excava a su alrededor, para eliminar lafriccin en la cara exterior del mismo.

3.- Despus de haberlo introducido se recorta la muestra

por su base y se enrasa.

4.- Se protegen las bases de las muestras con vendas de

manta impregnadas de parafina y brea o recubre los

extremos con una capa gruesa de parafina.


101/123

5.- Se empaca en un cajn con aserrn, papel o paja.


102/123


En esta prctica no hay.

G R A F I C O S

En esta prctica no hay.


103/123

Consolidacin

O B J E T I V O S


104/123

Familiarizarse con el mtodo de prueba, sus

limitaciones y la forma de presentar los resultados.

determinar el esfuerzo de de preconsolidacin de lacurva de comprensibilidad.

determinar el coeficiente de consolidacin y el ndice

de comprensibilidad de la muestra del suelo.


Consolidometro

Cronometro

Pesas

Horno

Anillo de bronce

Piedras porosas


Todos los materiales experimentan deformaciones cuando

se les sujeta a un cambio en sus condiciones de esfuerzos.

Usualmente en la mayora de los suelos, las deformaciones

no se producen en forma simultnea a la aplicacin de las

cargas si no que se desarrollan en el transcurso del tiempo y


105/123

esta va a depender de las caractersticas del suelo y sobre

todo de su permeabilidad.

Cuando un suelo con humedad natural esta sometido a unincremento de esfuerzos de comprensin debidos algunas

cargas, la estructura de suelo experimenta deformacin.

Esta deformacin da como resultado una reduccin en la

relacin de vacos o en el volumen de vacos que solo puede

ocurrir a medida que el fluido de los poros se desplaza.

Si el terreno es granular, permeable, el agua de los poros ovacos del suelo, ser desalojada rpidamente bajo la accin

de las cargas actuantes y por lo tanto el cambio de volumen

o asentamiento ser rpido.

Si el terreno es fino, poco permeable como el caso de los

suelos arcillosos, los asentamientos tomaran tiempo en

registrarse ya que el agua contenida en los poros del suelo

se desalojara lentamente.

El proceso de deformacin de las arcillas tiene lugar en un

lapso posterior a la aplicacin de la carga; por lo tanto puede

ser que el agrietamiento de una estructura pueda ocurrir

aos despus de su erosin sin que el proyectista pueda

proveerlo, a no ser que tenga presente la forma adecuada

del comportamiento de los suelos.

En el suelo las deformaciones son debidas a dos fenmenos:

La variacin de volumen.


106/123

A los cambios de forma.

En la mayora de los problemas ingenieriles y

particularmente en el asentamiento de edificios construidossobre arcillas la deformacin debida a cambios volumtricos

es mucho ms importante que la deformacin debida a

cambio de forma. Es debido a esto que la mayora de los

ensayos estn orientados a estudiar las deformaciones por

cambio volumtrico.

Para fines prcticos se puede considerar que los suelos no

tienen resistencia a tensin, por loo que se considera que las

caractersticas de deformacin bajo compresin son de

mayor inters. Por ello los ms principales mtodos de

prueba estn diseados para someter las muestras de suelo

a esfuerzos de compresin.

En un tipo de prueba de compresin, que es muy importante

en la determinacin de las caractersticas de los suelos finos

comprensibles, la muestra se confina lateralmente con un

anillo metlico colocndose entre dos piedras porosas; sta

prueba se le llama CONSOLIDACION. En esta prueba la

muestra no puede deformarse lateralmente debido al anillo,

pudindose medir nicamente la relacin entre esfuerzo,

volumen y tiempo.


107/123

Esta prueba fue desarrollada por terzaghi y solo se utiliza

para suelos finos.

Consolidacin de SuelosCuando la compresin de una masa de suelo depende del

tiempo, esta se denomina consolidacin. Al igual que todos

los asentamientos en el suelo, la consolidacin es una

deformacin que resulta de una permanente reduccin de la

relacin de vacos debido a un incremento en los esfuerzos.

La diferencia esencial entre compresin ordinaria y

asentamiento por consolidacin depende del tiempo.

Consolidacin

Es el proceso de disminucin de volumen, que tenga lugar

en un lapso de tiempo, provocado por un aumento de las

cargas sobre el suelo.

Consolidacin unidireccional

Es cuando el movimiento de las partculas solo puede ocurrir

en la direccin vertical. En la consolidacin unidireccional, el

volumen de la masa de suelo disminuye, pero los

desplazamientos horizontales de las partculas slidas son

nulos.

Este tipo de ensayo es el que mas se utiliza ya que se han

podido comprobar ya que si un estrato de arcilla es


108/123

relativamente delgado y esta confina do en estratos de

arena o grava o de materiales mas rgidos o si el estrato de

arcilla, aun siendo grueso contiene gran cantidad de capas

delgadas de arena, la deformacin lateral de la arcilla serestringe tanto que se puede despreciarse, en comparacin

de los desplazamientos verticales.

En la teora de consolidacin, se hacen las siguientes

suposiciones:

1. el suelo esta y permanece saturado.2. el agua y los granos del suelo son incomprensibles.

3. Hay una relacin lineal entre la presin aplicada y el

cambio de volumen.

4. el coeficiente de permeabilidad k es una constante.

5. La ley de Darcy es valida (v = Ki)

6. Hay una temperatura constante.

7. La consolidacin es unidireccional.

8. las muestras son sin perturbacin.

Una prueba de consolidacin tiene como objetivo determinar

los parmetros o caractersticas de consolidacin de un

suelo que son:

ndice de comprensibilidad Cc

Coeficiente de consolidacin Cv.

Cc: se relaciona con cuanta consolidacin o asentamiento

tendr lugar.


109/123

Cv: Se relaciona con el tiempo en que tendr lugar una

determinada cantidad de consolidacin.


La muestra que se utiliza en la prueba de consolidacin tiene

la forma de un cilindro aplastado, es decir, que la altura es

pequea en comparacin con su dimetro.

1. la muestra se coloca en el interior de un anillo

generalmente de bronce, que le proporciona completo

confinamiento lateral.


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2.El anillo se coloca entre dos piedras porosas de seccin

circular y de dimetro ligeramente menor que el

dimetro interior del anillo.

3.el conjunto se coloca en la cazuela del consolidometro.El consolidometro puede ser de anillo fijo o de anillo

flotante.

4.Por medio del marco de carga se aplican cargas de la

muestra, las cuales se reparten uniformemente en toda

su rea con el dispositivo formado por la esfera

metlica y la placa colocada sobre la piedra porosasuperior.

5.Un deformimetro se apoya en el marco de carga, el cual

permite llevar un registro de las deformaciones del

suelo.

6.Las cargas se aplican en incrementos, permitiendo que

cada carga acte hasta que virtualmente cese la

compresin, o sea hasta que la deformacin se

mantenga constante; cuando esto sucede se duplica la

carga; finalizndose el ciclo de carga se inicia el ciclo

de descarga, de la misma forma como se cargo.

7.en cada incremento o decremento de carga se hacen

las lecturas del deformimetro para as conocer la

deformacin correspondiente a diferentes tiempos.

Estos tiempos son: 0.25, 1.00, 2.25, 4.00, 6.25, 9.00,

12.25, 16.00, 20.25, 30.00, 60.00 minutos, luego cada

hora hasta las 24 horas o cuando cese la deformacin.


111/123

8.Una vez finalizado el ciclo de descarga, se toma la

muestra y el anillo y se determina el peso, despus la

muestra se seca en el horno y se registra su peso seco.

9.Los datos de las lecturas de deformamiento se dibujanen una grafica semilogaritmica que tenga por abscisa

los valores de los tiempos (en escala semilogaritmica) y

como ordenadas las lecturas del deformimetro (en

escala natural)

10. se obtiene una grafica para cada incremento y

decremento de carga y reciben el nombre de curva deconsolidacin.

Cuando la muestra alcanza su mxima deformacin bajo un

incremento de carga aplicada, su relacin de vacos llega a

un valor menor que el inicial, este valor se puede determinar

con los datos inciales de la muestra y las lecturas del

deformimetro. Por tanto para cada incremento de carga se

tendr un valor de relacin de vacos y de toda la prueba,

una ves aplicado todos los incrementos de carga, se tienen

los valores suficientes para construir una grafica en cuyas

abscisas se plotean los valores de carga en escalas

logartmicas y en las ordenadas los valores de la relacin de

vacos(e ); en escala natural. Esta curva es la curva de

compresibilidad y se obtiene de cada prueba de

consolidacin.


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CARGA DE 0 LBS

TIEMPO LECTURA DEL DIA LECTURA X 0.00010.25

1

2.254

6.259

12.2516

20.252530


113/123

601440

CARGA DE 5 LBS


12.25

46.25

912.25

1620.25

2530

601440CARGA DE 10 LBS


12.25

46.25

912.25

1620.25253060

1440

CARGA DE 20 LBS


12.25

46.25

912.25

1620.25

2530


114/123

601440

CARGA DE 40 LBS


12.25

46.25

912.25

1620.25

253060

1440

CARGA DE 80 LBS


12.25

4

6.25912.25

1620.25

253060

1440

DESCARGA DE 40 LBSTIEMPO LECTURA DEL DIA LECTURA X 0.0001

0.251

2.254

6.259


115/123

12.2516

20.25253060

1440

DESCARGA DE 20 LBS


12.25

46.25

9

12.251620.25

253060

1440

DESCARGA DE 10 LBS


2.254

6.259

12.2516

20.252530

601440

DESCARGA DE 5 LBS


12.25


116/123

46.25

912.25

1620.25

253060

1440

DESCARGA DE 0 LBS


12.25

46.25

912.25

1620.25

253060

1440


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Carga y

descarg

a

Ultima

deformacin

Cambio

/altura

e=H/H

S

e=eo+

e

Hp=H1+

H

H=Hp/2 Tiempo

(minutos

)

Cv=T*H/t


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119/123


120/123


121/123


122/123


123/123

Documents

Manual de Lab Oratorio de Suelos 1