Post on 26-Dec-2015
REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACION SUPERIOR
UNIVERSIDAD JOSE ANTONIO PAEZ
ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL
CATEDRA: MECANICA DE SUELOS
Mecánic
a de
Suelos
Introducción
El estudio de los suelos radica como de relevada importancia para la
Ingenieria Civil debido a ser el sustento de toda obra de construcción, siendo esta
del tipo vial, de servicios o estructural. Los estudios de suelos son fundamentales
para llevar a cabo cualquier obra, por ello durante el curso se analizaron diferentes
tipos de muestras producto de procesos de formación particulares y se sometieron
a diferentes estudios como por ejemplo granulometría, plasticidad, contenido de
humedad entre otros, con el fin de caracterizarlos por su comportamiento
mecánico y saber a futuro cual puede ser su respuesta a cualquier solicitación o
comportamiento de competencia permeable y de compactación, sabiendo que
esta es necesaria para un suelo de sustento como material de obra.
Los suelos constituyen un inagotable tema de investigación y estudio para
diferentes ramas de la ciencia, como por ejemplo la geología, la agronomía y la
mineralogía. Desde el punto de vista de la ingeniería civil, el suelo se analiza bajo
los siguientes aspectos:
Base de apoyo para todo tipo de edificaciones.
En forma de masa o talud que debe ser contenido.
Cumpliendo la función de material de construcción.
Por regla general, todo lo que se construye resulta soportado de manera
directa o indirecta por el suelo de fundación. Independientemente del tamaño o
función de una edificación, su forma o ubicación geográfica, debe apoyar sobre el
terreno que la sustenta. Este debe resistir las cargas que le trasmiten las
columnas y muros a través de sus bases, tales como las cargas permanentes,
sobrecargas móviles, el peso de los fluidos o materiales granulares almacenados,
cargas de viento, sismo, vibraciones, etc., asegurando la estabilidad del conjunto y
una correcta interacción suelo – fundaciones - superestructuras, así como el buen
funcionamiento de las instalaciones y servicios auxiliares complementarios.
En este sentido, la Mecánica de los Suelos se ha transformado en la herramienta
esencial que permite un correcto diseño de las fundaciones de los edificios,
puentes, caminos, presas, chimeneas, y todo tipo de estructura resistente.
En el presente informe se darán a conocer los resultados obtenidos, en el
laboratorio de la cátedra de mecánica de suelos, de tal manera que una vez
realizados los ensayos pertinentes, se sabrá qué tipo de suelo ha sido estudiada, y
por consiguiente los efectos que este suelo tiene, ante una obra de construcción.
Laboratorio N° 1
Análisis granulométrico
El presente laboratorio se realizó con el objetivo de obtener la distribución
por tamaño de las partículas presentes en una muestra de suelo, de tal manera
que se pudiera clasificar fácilmente mediante el método del tamizado y con la
ayuda de sistemas como el ASHTO o SUCS, definiendo así, si estamos en
presencia de suelos gruesos (gravas y arenas) o suelos finos (limos y arcillas), o
bien una combinación de ambos. El análisis granulométrico al cuál se somete un
suelo es de gran ayuda para la construcción de proyectos, ya que con este ensayo
se obtienen los criterios de aceptación de suelos necesarios para ser utilizados en
bases, o sub-bases de carreteras, presas de tierra o diques, drenajes, entre otras
estructuras, así como también para mezclas de asfalto o concreto, pudiendo
conocer la permeabilidad y la cohesión del suelo estudiado, según su clasificación.
El análisis granulométrico se realizó mediante tamices, que no son más que
platos de acero inoxidable con una malla metálica adherida en la parte inferior con
aberturas uniformes. Estos tamices se agrupan colocándolos uno encima de los
otros de acuerdo a la enumeración, según la abertura de los cuadros de la maya,
que determinaran el tipo de suelo de la siguiente manera:
Para la realización del ensayo se tomó una muestra de suelo procedente de
Tinaquillo, con un color característico marrón rojizo, de dicha muestra se tomó una
porción la cual se extendió en el mesón, se eliminaron las partículas más grandes,
y se procedió a machacar la muestra con un martillo. Luego con el método del
cuarteo separamos el espécimen en cuatro partes iguales, de donde adquirimos
aproximadamente dos partes, de tal manera que se logró juntar 2850,5 gramos.
Posteriormente se vertió la muestra de 2850,5 gramos en la parte superior del
juego de tamices: 3/8”, ¼” y N° 4, se colocó en el vibrador mecánico, y se
encendió durante 60 segundos aproximadamente, de tal manera que el conjunto
vibrara, y se lograra tamizar la muestra, y en seguida se registraron los resultados.
Del material pasante del tamiz N° 4, se tomaron 200 gramos, y se vertieron en la
parte superior del juego de tamices N° 10, N°40, N°100 y N° 200, y se repitió el
mismo procedimiento que para el juego de tamices anterior.
Una vez registrados los resultados, se continuó con los cálculos que nos
permitieron saber el peso retenido parcial en cada uno de los tamices, el
porcentaje retenido parcial, acumulado y pasante, para así poder construir la curva
granulométrica con los porcentajes pasantes de cada tamiz, y poder calcular los
coeficientes de uniformidad y curvatura, los cuales nos permiten visualizar y
evaluar la uniformidad del tamaño de las partículas del suelo. Un suelo con un
coeficiente de uniformidad menor de 3, se considera muy uniforme, y en el límite,
si un terreno estuviera formado por esferas perfectamente iguales, su coeficiente
de uniformidad sería igual a 1. Lo que realmente nos interesa es que el suelo no
se encuentre muy uniforme, por ejemplo los suelos gruesos con amplia gama de
tamaños, es decir, “bien gradados”, se compactan mejor para una misma energía
de compactación que los suelos muy uniformes, es decir, “mal gradados”. Cuando
se usa un vibrador para la compactación, las partículas más pequeñas pueden
acomodarse en los huecos entre las partículas más grandes, adquiriendo así una
mayor compacidad. La forma de la curva de una idea inmediata de la distribución
granulométrica del suelo; un suelo constituido por partículas de tamaños muy
similares estará representado por una curva menos tendida y con una tendencia a
la verticalidad, puesto que los porcentajes pasantes se establecen en un rango de
tamices, escasos; mientras que una curva muy tendida me dará una gran variedad
de tamaños.
A un lado que debemos de realizar la curva granulométrica y calcular los
coeficientes de uniformidad, también se tuvo que proceder con el método SUCS,
para saber el tipo de suelo en el que estamos en presencia.
Análisis de resultados:
Según los resultados obtenidos, se tiene que el suelo estudiado es un suelo
grueso, ya que el % pasante del tamiz N° 200 es menor al 50 %, específicamente
arena, puesto que analizando el % pasante del tamiz N° 4, se tiene que este es
mayor que el 50%. A un lado a eso, resultó que es una arena mal gradada, porque
al analizar los cálculos de coeficientes de uniformidad y curvatura, este último no
cumple con los criterios para que sea bien gradada. De hecho al observar la curva
granulométrica se logra ver que es una curva poco tendida y con tendencia a la
verticalidad, lo cual indica que existe cierta uniformidad en el suelo, es decir, que
las partículas poseen tamaños muy similares, de tal manera que no son
aceptables según los criterios necesarios, ya que como se dijo en párrafos
anteriores lo que realmente nos interesa es que el suelo no se encuentre muy
uniforme, para un mejor acomodo de las partículas, evitando así una mayor
cantidad de vacíos, y por consiguiente no se tendrá una muy buena compactación
para una misma energía de compactación.
Resultando así que el suelo analizado es una arena mal gradada “SP”, ellas
poseen permeabilidad y según la valoración de suelos SUCS, el valor como
terreno de apoyo se caracteriza como mediano a bueno, además de ello,
medianamente sirve como sub-base, y como base no es muy conveniente. No
presenta casi ninguna compresibilidad y expansión, por lo tanto no posee un grado
de consolidación significativo cuando aumenta la presión que sobre él se ejerce, y
por tanto no existe un hinchamiento ni retracción del mismo cuando aumenta o
disminuye el agua. Sus características de drenaje son excelentes, y ostenta un
peso unitario en seco entre 1,68 y 2,16. Este tipo de suelo lo podemos encontrar
en médanos y playas, como arenas uniformes, y las mezclas de gravas y arenas
finas, son provenientes de estratos diferentes obtenidas durante un proceso de
excavación.
Por último es importante recalcar que para un suelo arenoso mal gradado,
se requiere un equipo de compactación integrado por: tractor tipo oruga y rodillo
de neumáticos. Y que según su uso es apta para diques y terraplenes de suave
talud.
Laboratorio N° 2
Identificación visual de los suelos
El presente laboratorio se realizó con la finalidad de realizar una
caracterización visual de los suelos, orientada a describir de la forma más técnica
posible las principales características de los suelos, de tal manera que los
estudiantes adquiéramos los conocimientos teórico – prácticos, efectuando pasos
sencillos para identificar los suelos visualmente y así desarrollar habilidades para
realizar un reporte, con el análisis e interpretación de los resultados, así como
también sus respectivas conclusiones.
Para este laboratorio fue necesaria la utilización de los siguientes materiales y
equipos:
Pala.
Barra.
Posteadora o Barreno
Palin doble.
Balanza de 0.1 gr. de sensibilidad
Tamices Nº 4, Nº 10, Nº 40.
Tabla de Vidrio
Frasco transparente (vidrio)
Mortero o matraz
Horno
Cucharon
Bandeja
Análisis de resultados:
1. Examen de suelos granulares: este ensayo arrojó que el 40% de la
muestra analizada fue retenida en el tamiz N° 4, y por lo tanto un 60% de la
misma fue pasante de dicho tamiz. Por deducción, se tiene que la mayor
parte de la muestra presenta arena.
2. Ensayo de sacudida y dilatación: durante este estudio, la muestra
presentó una superficie brillante, la cual, al apretar la mano no se endurecía
ni se volvía quebradiza. Como resultado, se observó una muestra
impermeable y con una dilatación muy lenta.
3. Resistencia en estado seco o prueba de rotura: luego de secar
artificialmente la muestra en el horno, se rompió bajo una presión más o
menos considerable, lo que expresa que tiene una resistencia de madia a
alta.
4. Plasticidad o prueba de tenacidad: al amasar sobre la superficie plana la
mezcla de agua y suelo, se realizaron hebras delgadas con un diámetro
aproximado a 3mm, en el momento en el que se logró llevar las hebras a
dicho diámetro, las mismas comenzaron a romperse per al volver a unirlas y
formas una bola de la mezcla, la muestra se quebró, por lo que se concluyó
que el suelo ensayado ostenta una alta a media-alta plasticidad.
5. Color, olor y brillo:
Color: La muestra exterioriza un color marrón rojizo, o bien un color
terracota característico.
Olor: El espécimen no mostró un olor a material orgánico, más sin
embargo, si presenta un olor mineral característico. Por lo cual se
concluye que el suelo no tiene material en descomposición.
Brillo: contiene Brillo debido a la impermeabilidad.
6. Sedimentación: luego de agitar, a los 30 segundos la decantación había
sido lenta, a los 6 minutos había decantado un poco más más sin embargo
se encontraba un poco turbio. Para los 18 minutos ya había decantado
mucho más aunque seguía un poco turbio, a los 42 minutos ya se
encontraba casi completamente decantado y no presentaba turbidez, y
finalmente a los 60 minutos la muestra estaba completamente sedimentada.
Analizando cada uno de los ensayos de forma minuciosa, obtuvimos que el
suelo estudiado tiene, un alto grado de impermeabilidad, ya que por ser un grano
fino, posee poros muy pequeños para permitir el paso del agua a excepción del
paso lento por capilaridad. Además de ello por su olor y color, es un suelo
inorgánico, puesto que los colores claros y brillantes son propios de dichos suelos.
El mismo presenta una plasticidad media y una resistencia al seco media alta,
características de las arcillas, por lo que se concluyó que se tiene que es un suelo
CL, que podría ser, arcillas inorgánicas de baja a media compresibilidad, arcillas
con gravas, arcillas arenosas, o arcillas limosas, para saber exactamente qué tipo
de suelo es, es necesario realizar el ensayo de limite plástico y límite líquido.
Laboratorio N° 3
Gravedad específica de los suelos
La actual práctica se realizó con el objetivo de determinar el peso promedio por
unidad de volumen de partículas sólidas que constituyen un suelo, para así poder
instruirnos y ejercitarnos con el método general de obtención de la gravedad
específica, la cual se define como 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 4 °C, consiguiendo así un valor abstracto que sirve
para fines de clasificación e interviene en la mayor parte de los cálculos de la
mecánica de suelos.
De acuerdo a un rango de valores que se pueden obtener, los suelos se
clasifican de la siguiente manera:
En la práctica se realizaron dos ensayos, para los cuales fue necesaria la
utilización del siguiente equipo, según sea el caso:
Para determinar la densidad de partículas sólidas 5mm. Tamiz Nº 4.
Matraz o picnómetro
Balanza
Reductor de presión o bomba de vacío
Termómetro
Embudo
Horno
Agua destilada
Solución disolvente de grasas
Para determinar la Gravedad de partículas sólidas sobre 5mm. Tamiz Nº 4.
Balanza
Canastillo porta muestra
Recipiente para contener el canastillo
Termómetro
Horno
Análisis de los resultados:
De acuerdo a los resultados obtenidos, de las fórmulas aplicadas con los
datos conseguidos en el laboratorio, se tiene que la gravedad específica de los
sólidos es de 2,2.
Teniendo en cuenta los márgenes de errores que se generan en los
ensayos y los estudios de ensayos anteriores, que el espécimen ensayado
presenta una Gs propio de gravas y arenas.
Laboratorio N° 4
Relaciones Volumétricas del Suelo
El presente laboratorio se realizó con la finalidad de determinar el valor
numérico de las relaciones de volúmenes en base a los datos de las pruebas
obtenidas en los ensayos realizados anteriormente. Se puede determinar
fácilmente el peso de las muestras húmedas, el peso de las muestras secadas al
horno, y el peso específico de los suelos, a partir de estos datos es posible
conocer la relación de vacíos, la porosidad, densidad aparente y especifica del
suelo entre otras magnitudes que nos dan una relación de las propiedades que
presenta el suelo en estudio, es de vital importancia saber cómo unos gramos de
suelo nos puede dar información a través del estudio de las relaciones
volumétricas del suelo ya que este nos permite predecir como es el
comportamiento del mismo en sus distintas fases. Sabemos que el suelo es un
material constituido por partículas sólidas rodeado por espacios libres (vacíos) ,
en general ocupados por agua y aire .
Fase Sólida: formada por partículas minerales del suelo, incluyendo la
capa sólida adsorbida.
Fase Líquida: generalmente agua (específicamente agua libre),
aunque pueden existir otros líquidos de menor significación.
Fase Gaseosa: comprende sobre todo el aire, si bien pueden estar
presentes otros gases.
Algunos suelos contienen, además, materia orgánica (residuos vegetales
parcialmente descompuestos) en diversas formas y cantidades. Pese a que la
capa adsorbida y el contenido de materia orgánica son muy importantes desde el
punto de vista de las propiedades mecánicas del suelo, no es preciso
considerarlos en la medición de pesos y volúmenes de las tres fases principales.
Entre estas fases es preciso definir un conjunto de relaciones que se refieren a
sus pesos y volúmenes, las cuales sirven para para contar con conceptos
importantes, a través de cuya variación puedan seguirse los procesos de
ingeniería que afectan a los suelos.
Análisis de resultados:
De acuerdo a los ensayos realizados al suelo, es importante destacar que el
mismo presenta cierta cantidad de escombros, específicamente ramas secas, que
fueron retiradas para poder ejecutar los ensayos, ya que como se mencionó
anteriormente, el contenido de materia orgánica son muy importantes desde el
punto de vista de las propiedades mecánicas del suelo, no es preciso
considerarlos en la medición de pesos y volúmenes de las tres fases principales.
Del laboratorio N° 3 obtuvimos la Gs, así como también el volumen de la
muestra y el peso húmedo de la misma. La muestra húmeda fue secada en el
horno, y de allí se adquirió el peso seco de la muestra. Aplicando una fórmula
donde restamos el peso húmedo de la muestra y el peso seca de ella, obtuvimos
el peso del agua, con lo que se tienen entonces los siguientes datos:
Vm= 83.14 cm3
Gs= 2.2
Ws= 141.7 gr
W (húmedo)= 157.7 gr
Por lo tanto:
Ww= W(húmedo) – Ws= 157.7-141.7= 16 gr
Gs= γsγw
= γs1
Vm= Vv + Vs Vv= Vm – Vs= 83.14 – 64.41= 19.73 cm3
Vv= Vw + Va Va= Vv – Vw= 19.73 – 16= 3.73 cm3
W= Ww/Ws=16/141,7=11,3%
e= Vv/Vs= 19,73/ 64,41= 0,3
n= (Vv/Vm)*100= (19,73/83,14)*100= 23,73%
S= (Vw/Vv)*100= (16/19,73)*100= 81,09%
Wm= 157.7
Ws= 141.7
Ww= 16
Wa= 0
Vs
Vw= 16
Va
Vs
Vv
Vm= 83.14
SOLIDOS
AGUA
AIRE
γs=WsVs→Vs=Ws
γs=141.72.2
=64.41 cm3
Por lo tanto:
Laboratorio N° 5
Plasticidad del Suelo
La plasticidad se define como la propiedad de un material por la que es
capaz de soportar deformaciones rápidas, sin rebote elástico, sin variación
volumétrica apreciable y sin desmoronarse ni agrietarse.
El proceso en el que el suelo se vuelve plástico ocurre de la siguiente
manera; 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 el que el
material es fácilmente moldeable; si el secado continúa, el suelo llega a
adquirir las características de un sólido pudiendo resistir esfuerzos de
compresión y tracción considerables.
El límite líquido es el contenido de agua, expresado en porcentaje respecto
al peso del suelo seco, que delimita la transición entre el estado líquido y
plástico de un suelo. El límite líquido se define como el contenido de agua
necesario para que la ranura de un suelo colocado en el equipo de
Casagrande, se cierre después de haberlo dejado caer 25 veces desde una
altura aproximada de 3 cm.
El límite plástico en cambio, no es más que el contenido de humedad,
expresado en porcentaje, cuando comienza a agrietarse un rollo formado con
el suelo de 3 mm de diámetro, al rodarlo con la mano sobre una superficie lisa
y absorbente.
La relación existente entre el Límite Líquido y el Índice de Plasticidad ofrece
una valiosa información sobre la composición granulométrica, comportamiento,
naturaleza y calidad de la arcilla. Existe una gran variación entre los límites de
diferentes arcillas e incluso para un mismo mineral arcilloso, esta variación se
debe a la morfología y tamaño del cristal, cuanto más pequeña e imperfecta sea la
estructura, más plástico es el material. Realmente se utiliza el ensayo casa grande
para trazar una curva en papel logarítmico y verificar la variación del índice líquido
y plástico pero en nuestro laboratorio solo se calculó el contenido líquido y el
contenido plástico de los suelos.
Análisis de los resultados:
Determinación del límite líquido:
Este ensayo se repitió unas dos veces, de tal manera que el contenido de agua
en la curva de fluidez correspondiera a 25 golpes, para poder determinar el límite
líquido de la muestra. Una vez logrado este objetivo, se obtuvo el peso de la tara,
peso de la muestra húmeda y muestra seca para poder hallar el porcentaje de
humedad. De tal manera que se adquirieron los siguientes resultados:
Wh= 103,3 gr
Ws= 100,8 gr
Tara= 22,4 gr
Wh= 103,3 – 22,4= 80,9 gr restándole la tara
Ws= 100,8 – 22,4= 78,4 gr restándole la tara
Ww= wh – ws= 80,9 – 78,4= 2,5 gr
WL= 2,578,4
∗100=3,2%
Determinación del límite plástico:
Según los resultados obtenidos de este ensayo, se tuvo como peso húmedo de
la muestra 4,6 gr y como peso seco de la muestra 4 gr. Por lo tanto se tiene que el
contenido de agua de la muestra es de 0,6 gr, y por consiguiente se tiene como
resultado lo siguiente:
Wh= 4,6 gr
Ws= 4 gr
Ww= Wh – Ws= 4,6 – 4 = 0,6 gr
℘=0.64
∗100=15%
Una vez obtenidos el límite plástico y el límite líquido, precedemos con el
cálculo del Índice de plasticidad (Ip), para poder llevar los números adquiridos a la
carta de plasticidad y saber exactamente que suelo se tiene.
IP= WL- WP= 3,2 – 15= -11,8 %
Dado que el cálculo de índice de plasticidad es negativo, el suelo se califica
como no plástico o NP, lo que significa que un pequeño incremento en el
contenido de humedad del suelo, lo transforma de semisólido a la condición de
líquido, es decir resulta muy sensible a los cambios de humedad, esto ocurre con
algunos limos y arenas.
LABORATORIO 5
Densidad de Campo
Mediante el uso del método del cono de arena se logra determinar la
densidad o masa unitaria del suelo en el sitio o campo, este método también es
utilizado para hallar el grado de compactación del suelo, el cual se aplica para
establecer un mejoramiento del terreno para la construcción de terraplenes, y
realizar un control de calidad de compactación en obras.
La experiencia en este laboratorio ha sido interesante, ya que nos permitió
aprovechar las áreas de la universidad, en la cual están realizando un edificio,
y nos dirigimos al sitio para ejecutar la prueba de densidad de campo a dicho
suelo. Se tiene una mejor experiencia, cuando el ensayo es realizado en una
obra donde el suelo ya ha sido compactado, ya que se puede obtener una
información mucho más específica de esta prueba, pues de acuerdo a la
cantidad de veces que se aplica este ensayo en el sitio a una distancia entre
cinco y diez metros, entre cada uno de los ensayos, se puede verificar con
mayor exactitud si el suelo está bien o mal compactado según la densidad que
presente en cada uno de los ensayos, puesto que la importancia de la
compactación de suelos radica en el aumento de la resistencia y disminución
en la capacidad de deformación que se obtiene al someter al suelo a técnicas,
que aumenten el peso específico seco, disminuyendo los vacíos.
Análisis de resultados:
Arena de ottawa:
Peso específico: = 1,55 gr/cm3
Peso inicial= 5000 gr
Peso de la arena sobrante= 1140,1 gr
Peso de la arena usada = 3859,9 gr
Arena en campo:
Wm (campo)= 1982,3 gr
V 2=3859,91,55
=2490,25cm3
VM= V2 – V1V2
Vm
V1
Calibración:
Arena de Ottawa:
Wt= 2000 gr
W(sobrante)= 84,1 gr
W(usada)= 1915,9 gr
V 1=1915,91,55
=1236,06cm3
Densidad de campo:
m=WmVm
= WmV 2−V 1
= 1982,32490,25−1236,06
=1,58gr /cm3
Por medio del uso de diversos instrumentos, y la aplicación de fórmulas para
los cálculos, se logró obtener la densidad del suelo, ubicado en la construcción del
nuevo edificio de la Universidad José Antonio Páez, cuyo valor obtenido de
densidad puede ser aplicado en diversos ámbitos, como lo es verificar si se tiene
una buena compactación, puede ser aplicado en relaciones volumétricas, entre
otras cosas.
LABORATORIO 6
Ensayos Proctor
La compactación se define como el proceso mecánico provocado por la
acción de cargas dinámicas que obligan a las partículas del suelo a acoplarse
entre sí. Proceso que se aplica tanto a rellenos artificiales como a terrenos
naturales.
Formas de Compactación:
• Reordenación de las Partículas.
• Fractura de los granos o ligaduras entre ellas seguido por reordenación
de las partículas.
• Flexión o distorsión de las partículas y sus capas absorbidas.
Método de Proctor:
El objetivo principal que se pretende con en este ensayo es el de obtener
diferentes contenidos de humedad y diferentes pesos específicos secos para
generar la curva de compactación y con esta el contenido de humedad optimo
y el peso específico seco máximo. Hay que tomar en cuenta que todos los
ensayos de laboratorio que se le han realizado a las muestras de suelos van a
la par es decir, siempre se deben considerar progresivamente los resultados
para hacer las comparaciones y las especificaciones necesarias y determinar si
un suelo está apto o no, es por ello que es importante recalcar que la prueba
de densidad de campo va enlazada con la prueba del Proctor ya que para
medir el grado de compactación de un suelo o un relleno se debe establecer la
densidad del material. En la obtención de la densidad se debe tener en cuenta
los parámetros de la energía utilizada durante la compactación y también
depende del contenido de humedad durante el mismo.
Las relaciones entre la humedad seca, el contenido de humedad y la
energía de compactación se obtienen a partir de ensayos de compactación en
laboratorio.
Se tienes dos tipos de ensayos Proctor:
Estándar: El ensayo consiste en compactar una porción de suelo en
un cilindro con volumen conocido, con una energía de compactación
específica producida por un pisón de 2,5 kg, el cual se deja caer con
una altura de 30,5 cm, se realiza en tres capas sucesivas dentro del
cilindro, con una fracción de suelo pasante del tamiz de 20 mm.
Modificado: El procedimiento de este ensayo es igual al del proctor
estándar, lo que cambia son las dimensiones del molde cilíndrico, la
fracción de suelo a utilizar debe ser pasante del tamiz de 30 mm, se
realiza en cinco capas sucesivas. En este tipo de ensayo se ejecutan
55 golpes por capa a diferencia del estándar que son 25 capas por
cada golpe, y el pisón que se utiliza para compactar debe ser de 4,5
kg y se debe dejar caer desde una altura de 45,7 cm.
En ambos ensayos se hace variar la humedad para obtener el punto de
compactación máxima en el cual se obtiene la humedad óptima de
compactación, y para obtener dichos resultados se debe de graficar de la
siguiente manera:
La energía de compactación viene dada por la ecuación:
Donde:
Y - energía a aplicar en la muestra de suelo;
n - número de capas a ser compactadas en el cilindro de moldeado;
N - número de golpes aplicados por capa;
P - peso del pisón;
H - altura de caída del pisón; y
V - volumen del cilindro.
En donde:La rama seca es la que se corresponde al suelo bajo de humedad, donde la fricción y cohesión dificultan su densificación.
La rama húmeda, es asintótica a la línea de saturación, que se desplaza hacia la derecha de la humedad óptima de compactación, dado que la energía de compactación de un suelo muy húmedo la absorbe el agua y no el esqueleto mineral.
El Grado de compactación de un terreno se expresa en porcentaje respecto al
ensayo Proctor; es decir, una compactación del 85% de Proctor Normal quiere
decir que se alcanza el 85% de la máxima densidad posible para ese terreno.
Anexos
Laboratorio N°1
Laboratorio N°2
Laboratorio N°3 y N° 4
Laboratorio N°5
Laboratorio N°6
Conclusión
Se han logrado los objetivos planteados, en los cuales se definía realizar los
diversos experimentos pertinentes para conocer el tipo de suelo ensayado, de tal
manera que adquiriésemos los conocimientos básicos y necesarios en el estudio
de la mecánica de suelos.
Analizando cada uno de los laboratorios, nos podemos dar cuenta que en el
primero de ellos de análisis granulométrico, se consiguió como resultado una
arena mal gradada. Según el segundo laboratorio se obtuvo un suelo CL, que
podría ser, arcillas inorgánicas de baja a media compresibilidad, arcillas con
gravas, arcillas arenosas, o arcillas limosas, pero para para saber exactamente
qué tipo de suelo es, era necesario realizar el ensayo de límite plástico y límite
líquido, para adquirir el índice de plasticidad. En el ensayo de gravedad específica
de los sólidos se obtuvo un valor muy pequeño, más sin embargo, es una
situación normal, puesto que estos ensayos arrojan cierto margen de error, y más
aún cuando se están realizando por primera vez. Por consiguiente, teniendo en
cuenta estos márgenes de errores, el hecho de que se estén realizando por
primera vez, y además teniendo como referencia los ensayos realizados en
laboratorios anteriores, se llegó a la conclusión de que el espécimen ensayado
presenta una Gs propio de gravas y arenas. Nos valimos del laboratorio tres para
poder realizar el de relaciones volumétricas, obteniendo un peso de la muestra
húmeda, el volumen del cilindro, el cual fue llenado con el espécimen, y
posteriormente se dejó secar la ejemplar, y se pesó seco. Una vez que se tuvo el
volumen de la muestra, su gravedad específica, el peso seco de la muestra y el
peso del agua, y por lo tanto el volumen de la misma, se realizaron todos los
cálculos para obtener cada una de dichas relaciones tanto de volumen como por
peso.
Luego se obtuvieron los resultados del laboratorio de plasticidad, en el
cuales los cálculos arrojaron un valor de índice de plasticidad negativo, lo que
califica al suelo como no plástico, siendo esta característica propia de algunas
arenas y limos, lo cual indica, cómo ya se explicó en el análisis de resultados de
dicho laboratorio, que un pequeño incremento en el contenido de humedad del
suelo, lo transforma de semisólido a la condición de líquido, es decir resulta muy
sensible a los cambios de humedad.
Se puede concluir que el suelo estudiado es una arena mal gradada,
además que el porcentaje pasante del tamiz N° 200 es un caso frontera, puesto
que se encuentra comprendido en un porcentaje entre 5% y 12%, por lo tanto se
deben de usar símbolos dobles, según los ensayos, es un suelo inorgánico, tiene
un límite líquido menor al 50%, lo que indica una baja plasticidad. Por consiguiente
se ha llegado a la conclusión, que el suelo ensayado, es una SP-SM, es decir una
arena mal gradada, con limos, y es posible que exista un muy bajo porcentaje de
arcillas, ya que de acuerdo al análisis visual de los suelos, dicha muestra
mostraba cierta plasticidad.
Mediante el método del cono de arena, se adquirió la densidad de un suelo,
en la obra de construcción que se está ejecutando en la Universidad, una vez
realizados los procedimientos del ensayo y obtenido ciertos valores, los cuales
fueron aplicados en fórmulas, para calcular la densidad en el campo, dichos
cálculos arrojaron un valor de 1,58 gr/cm3.