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“DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO MEDIANTE EL CONO DE CAIDA Y LA COPA DE CASAGRANDE PARA LA CIUDAD DE LA PAZ”

Por: HAYVAR PINTO JOSE LUIS Página:190

CAPITULO V.

5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.1 CONCLUSIONES

1) El límite líquido, es uno, de los índices claves del suelo, su estudio y

su análisis con la aplicación de nuevas metodologías normadas en la

determinación de su valor, nos asegura resultados más vinculados al

valor verdadero minimizando los errores que se presentan

empleando métodos comunes, justi ficados en el presente estudio.

2) En la mayoría de los laboratorios de mecánica de suelos, el límite

líquido ha sido registrado como cri terio de caracterización y de

clasificación de suelos cohesivos, sin embargo se desconoce el uso

potencial de esta propiedad índice donde exige procedimientos más

cuidadosos en su determinación cuanti ta ti va .

3) Es necesario mencionar que el nuevo método propuesto, Cono de

Caída (Método de Vasi ljev, Norma CEN ISO/TS 17892-12), es

únicamente empleado en países Europeos con preferencia, ya que

este método reduce los errores de operación por tratarse de un

ensayo estático. Actualmente en nuestro País, para determinar el



límite líquido de suelo se emplea el método de Casagrande (Norma

ASTM D4318, AASHTO T-90).

4) Para el estudio y la comparación de ambos métodos, es muy

importante la selección de muestras en una amplia gama de valores

según su índice de plasticidad, la zona de estudio que es la que

definimos a la ciudad de La Paz, refle jo valores de Limite Liquido

(LL<50%), a pesar que se indago en diferentes partes de la ciudad

guiada según el mapa geotécnico, por la parte Sur de La Paz, no se

llegaron a encontrar valores por encima de este, sin embargo es

muy importante definir valores de límites en un amplio rango de

variación con la intención de obtener una nube de puntos más

dispersa.

5) Se planteó tres conjuntos de ensayos Etapas 1º, 2º y 3º, donde

inicialmente la primera es de sondeo efectuando una colección de

muestras y resultados de 24 ensayos, determinando su humedad

natural y los limites líquidos, y limites plásticos, de este análisis se

calculó el Índice de plasticidad IP, obteniendo como resultados

índices como (IPmax = 12.1%) y (IPmin= NP), expresados en la Tabla

4.1. Así mismo se puede observar, el Grafico 3.3, que la

concentración de puntos de sondeo está más al Sur de la Ciudad de

La Paz, resultados como la humedad natural presenta en promedio

(Hum.nat.=4.4%) en la zona que se estudia, obteniendo como valor

máximo (Hum.max=9.5%) y como mínimo ((Hum.min=1.3%),

presentando una humedad natural relativamente baja

superficialmente en la zona de muestreo. Esta distribución nos ha

permitido seleccionar nueve muestras representativas para el estudio

de la relación entre el método ASTM 4318 y la CEN ISO/TS 17892-12,

apli cando el método seco para la segunda etapa y una 3º Etapa el

método húmedo, en la determinación de límites líquidos .



6) A pesar de la normativa y la mecanización del método de

Casagrande se genera un importante número de errores en la

ejecución de los ensayos, donde se observó cada uno de estos

factores como ser: la dificultad de real izar la ranura en ciertos suelos

arenosos, la tendencia de los suelos de baja plasticidad a desl izar

por la cuchara en lugar de fluir, sensibi l idad de pequeñas diferencias

en el aparato (forma del acanalador, dureza de la base, la forma de

la leva, la rugosidad de la cuchara, etc.), la sensibi lidad de la técnica

del operador en realizar el ensayo, etc. La combinación de todos

estos factores hace pensar en los problemas derivados del uso de

este método ya que los ensayos realizados sobre un mismo suelo

pueden dar distintos resultados .

7) También en muy importante tener atenciones a los factores que

influyen en la determinación del límite líquido, que en el caso del

presente estudio se tomó en cuenta el efecto de la maceración

(curado) aplicando este cuidado en la 3° etapa del estudio

objetivamente los resultados son mayores en 4% a 5% con respecto

a la 2º etapa, por sobre todo en arci llas mostrados en la Tabla 4.3, al

mismo tiempo es recomendable el secado en horno para el estudio,

así también el acanalador se empleó según la norma ASTM

(acanalador curvo) , y un cali ficado operador que experimento los

ensayos de los limites el cual debe cumpli r con las tolerancias

expuestas en el acápite 2.3.3 de la Tabla 2.2. Pág. 22.

8) En una gran mayoría de los laboratorios de mecánica de suelos es

usual en la práctica aplicar el método seco, sin tomar mayor

importancia al método húmedo. A pesar de las diferencias

encontradas se sugiere que la preparación en seco solo sea para

aquellos suelos que pasa el tamiz No. 40 sea del 100%, en todos los

demás se debe aplicar el método húmedo, están diferencias se

aprecian en la Tabla 4.3. Similares resultados se aprecian en la



revista Geotecnia Vol. 6 de la UMSS Tabla 2.3. Pág. 23. Donde se

observa que la variación de resultados es más notable para suelos

finos, obteniendo una diferencia casi nula para suelos granulares.

9) La norma ASTM es determinante en la aplicación de las

metodologías en la determinación de limites líquidos, El Método

multipunto condiciona que debe hallarse 3 puntos como mínimo con

golpes en rangos de 15 a 40, sin embargo aunque la inmensa

mayoría de suelos precisa de 25 golpes para llegar al límite líquido,

en algunos casos “extremos” puede variar entre 11 y 39 o incluso

menores a 11, excluyendo las condiciones de ensayo según la Norma

ASTM. además el método es muy dependiente del operador. Una

variación en el ri tmo del golpeo o en la forma de la hendidura,

dificulta llevar una altura constante de la ranura debido al acanalador

curvo, también desaconsejado por ser un método dinámico en

general para estudiar arci llas, también se destaca en múltiples

bibliografías que no sirve para suelos no estándar como los

volcánicos .

La pendiente obtenida al interpolar suele ser demasiado variable,

incluso en suelos estándar, con un coeficiente de variación en los

resultados obtenidos de cerca del 8% (Sherwood 1970).

A pesar de la variabi lidad de la pendiente, con preferencia la norma

ASTM recomienda como una opción alternativa, el método puntual

condicionando que este método podía usarse si el número de golpes

N uti li zado en la formula estaba comprendido entre 20 y 30 golpes.

Es preferencial este método, si se hace un estudio previo en la zona,

(definir tg β-parámetro de la zona) el método con un solo punto será

muy fiable y muy barato, aunque la mayoría de normas no reconocen

este sistema como válido y fi jan una misma pendiente para todos los

casos.



Además se debe señalar que para suelos limosos, es bastante difíci l

alcanzar 20 golpes, si bien se acercan con muestras secas, se

comete el error de provocar un deslizamiento en el plato de

Casagrande de la muestra en lugar de fluir por incorporar efectos

dinámicos, estos errores son constantes en suelos de este tipo, para

el cual el presente estudio planteo el empleo del equipo de Cono de

Caída, por tratarse un ensayo de carácter estático.

Las limitaciones del método de Casagrande, nos exige plantear la

metodología de Cono de Caída (Método de Vasi ljev), apli cación del

cono Sueco (60gr/60º/10mm) o el cono bri tánico (80gr./30º/20mm)

hasta el momento desconocido en nuestro medio, estandarizado

según la norma (CEN/ISO TS 17892-12 – Determinación del Limite

Liquido). A pesar de las ventajas, donde minimiza los errores

accidentales, no genera dependencia del operador, disminuye la

variabi lidad entre laboratorios, se válida para cualquier tipo de suelo

por sobre todo suelos volcánicos, también sobretodo es un método

estático, estas bondades del método hace preferencia l el empleo.

10) También se observó los resultados de la 2º Etapa y de la 3º Etapa

de ensayos donde los valores obtenidos con el Equipo de

Casagrande son menores que los obtenidos con el equipo de Cono

de Caída, estos resultados eran previsibles ya que se tiene estudios

anteriores que comparan estos resultados de los ensayos donde la

diferencia signi ficativa y consistente entre los obtenidos es debido al

ranurador empleado (ranurador curvo), estas relaciones obtenidas

con el ranurador curvo son sistemáticamente menores que los

obtenidos con el ranurador plano; la diferencia puede ser expresada

con las ecuaciones, presentas en la documentación del estudio

Anexo D. Donde estadísticamente, el método de Casagrande

empleando el ranurador plano, eran iguales al método Cono de

Caída (Método de Vasi ljev), siempre y cuando los limites se

encontrasen menores que 100. Para valores de Limite Liquido,



determinados con el método de Casagrande con el ranurador plano,

mayores que 100 la relación entre uno y otro esta dadas por la

ecuaciones presentadas en el documento .

En nuestro caso los estudios llevados con la muestras ensayadas

alcanzan en un máximo de LLmax = 43.9%, es decir menores a 50%,

evidentemente debido a que se empleó arci llas inorgánicas de

plasticidad media, arci llas inorgánicas de baja plasticidad y suelo

poco cohesivos, limitándonos a valores menores a 50% debido al

área de estudio, (Ciudad de La Paz).

11) Se hizo la comparación de resultados entre la 1º Etapa y 2º Etapa

según el equipo de Casagrande obteniendo valores de poca

incidencia, no determinantes porque la mayoría de las muestras son

arci llas de media o baja plasticidad, sin embargo se puede

evidenciar que el error máximo cometido en una arci lla limo arenosa

es del 2.5% (muestra 7-3PM) determinados en dos fechas diferentes

con un mismo operador apreciando estos valores en la Tabla 4.7. y

del 0.5% aplicando el Equipo de Cono de Caída para la misma

muestra mostrados en la Tabla 4.8. Mostrando la efectividad del

equipo de Cono de Caída.

Mucho mejor se aprecia en la Grafico 4.1. que la tendencia del error

cometido en el empleo del equipo de Casagrande en suelos poco

cohesivos o no plásticos va en crecimiento es decir entre más bajo

es su plasticidad el error es mayor, prácticamente para suelos con

IP<4, ocurre lo mismo para suelos alta mente plásticos con IP >30,

en ambos casos la determinación del Limite Liquido es más

dificultoso generando mayores errores empleando el equipo de

Casagrande. Concluyendo que el equipo de Casagrande es mucho

mejor su desempeño en suelos de ligeramente plásticos con

4<IP<30.



Más por el contrario el Equipo de Cono de Caída es recomendable

en la determinación del Limite Liquido para suelos poco cohesivos

con IP<4 o en su defecto para suelos altamente plásticos con IP>30

y como una opción alternativa sugerente para suelos ligeramente

plásticos, ya que el empleo del Equipo de Casagrande también es

uti li zado obteniendo prácticamente los mismos resultados .

12) Se consideró la pendiente en el método puntual por Casagrande,

el valor de tgβ = 0.121, según consideraciones de la norma ASTM, a

pesar que la li teratura propuesta recomienda que está pendiente

debe adoptarse según la zona de estudio, además corroborada

estadísticamente .

13) El análisis estadístico parte de la combinación de datos (x, y)

según la grafico 3.6 (Pag. 140), en cada grupo de análisis tanto para

muestra aplicadas con el método seco y muestras aplicadas con el

método húmedo, se derivan 8 combinaciones para cada cual, se

determinan los parámetros del modelo también los coeficientes

estadísticos reflejando valores en la Tabla 4.4, estos resultados

muestran que los coeficiente de correlación rmax = 0.9942 y rmin =

0.9844, cumplen las exigencias iniciales mayores al 0.95, a pesar de

esta comparación acudimos a variables estadísticas determinando

rtabulado= 0.798 con un grado de signi ficación del 1%, aceptando una

estrecha relación entre x y y, Concluyendo que existe una

probabilidad menor al 1% de que x y y no se hallen relacionadas por

y = a + bx.

14) El tratamiento y análisis de los resultados del ensayo de límites

con diferentes rangos según el índice de plasticidad da origen a la

variable dependiente lineal que es el límite líquido de Casagrande a

partir del límite líquido de Vasi ljev (Cono de Caída), debido a que en

este método, el error es menor, y con una regresión se encontró el



modelo de regresión lineal simple, (Pág. 160-ec. Ajustada de la

regresión)

La regresión determinada en el presente estudio se observa que el

comportamiento descri to para los suelos ensayados en el laboratorio

de la IEM corresponde con cierta proximidad a los resultados de la

investigación de Fabián Hoyos Patiño. Es decir, puede apreciarse

que en ambas regresiones (la recta más probable y la teórica), se

asemejan hasta el límite líquido 50%, con una variación aceptable

del +2%, Grafico 3.8. (Pág. 160) también se puede constatar a raíz

de dicho gráfico y Limite Liquido mayores a 50% la variabi lidad va en

aumento recomendado emplear la ecuación teórica, Anexo D para

relacionar ambos métodos en la determinación de Limites Líquidos,

hasta el valor de 100% en limite líquido .

15) Los ensayos físicos del suelo que complementan estos estudios,

nos permiten una clasificación de las muestras, con una curva

granulométrica completa obteniendo a través de estos los

parámetros índices del suelo, junto a los límites de consistencia, nos

permiten calcular de manera preliminar parámetros mecánicos del

suelo a través de las correlaciones propuestas en la li teratura.

También de manera directa podemos calcular las relaciones

volumétricas y gravimétricas, resultados que podrían predecir las

deformaciones del suelo.

Por esta razón es muy importante para el estudio de anteproyectos

conocer las características mecánicas del suelo mediante los índices

del suelo, ya que normalmente para proyecto a este nivel, no

justi fica tener grandes inversiones.

16) Por lo tanto los resultados obtenidos en los ensayos que

complementan estos estudios como son:



- El contenido de humedad natural de los suelos analizados varia

1.4% y 6.3%, con un promedio de 4.5%, que son valores bajos.

Tabla 4.1.

- El peso específico de los suelos analizados varia 2.629 y 2.741,

con un promedio de 2.679, para suelos ensayados. Tabla 4.2.

- La densidad de los suelos analizados varía 2.203 y 1.747, con un

promedio de 1.979, para suelos ensayados. Tabla 4.2.

- La granulometría por tamizado e hidrometría, dan como resultados

a 6 tipos de suelos considerados finos, a 2 tipos de suelos

considerados arenas y 1 suelo considerado grava. Con cuales se

trabajaron durante los ensayos de límites y se clasificaron según

el sistema uni ficado. Tabla 4.5.

Los aspectos físicos del suelo que se consideran en el presente estudio

se mencionan y se ensayas por la necesidad de tener claro el tipo de

suelo con el que se trabaja.

17) Luego de haber realizado los estudios correspondientes, se

determinaron que los suelos estudiados corresponden a 3 tipos CL

(arci lla ligera arenosa), 2 tipo SC-SM (arena limo-arci llosa con

grava), 2 tipos a CL – ML (arci lla limo arenosa), 1 tipo SC-SM (arena

limo arci llosa con grava) y 1 tipo GM (Grava limosa con arena).

Como se observa la preponderancia es de suelos finos arci llosos,

evidentemente con la idea de buscar valores altos de plasticidad que

se pueda estudiar o suelos limosos para obtener valores bajos en su

plasticidad.

18) En la Tabla 4.5 se presentan la clasificación de suelos empleando

ambos métodos donde puede observarse que los valores por Cono

de Caída el Lími te Liquido y el Índice de Plasticidad son mayores al



de Casagrande. A pesar de esta diferencia se efectúa la clasificación

obteniendo ciertas diferencias en el Símbolo de grupo y el propio

nombre de grupo, manteniendo los primeros prefi jos de la notación

en ambos métodos, la doble denominación es para aquellos suelos

que tienes un 4<IP<7, y según la carta de plasticidad caen dentro de

le área sombreada. En general estos suelos se tratan de arenas

arci llosas o arci lla ligera o grava limosa, indiferentemente al método

empleado.



5.2 RECOMENDACIONES

1) La determinación del Limite Liquido con el método de Casagrande

es más dificultoso a medida que aumenta el valor del Limite

Liquido con IP>30 o cuando se hace más pequeño con IP<4 y los

errores operacionales son más probables en comparación con el

método de Vasi ljev. Por lo tanto se recomienda emplear el método

de Vasi ljev para suelos poco plásticos o altamente plásticos.

2) Es recomendable para suelos que presentan un comportamiento

tixotrópico, vale decir pueden presentar variaciones temporales en

su resistencia al cortante que es mínima durante el proceso de

amasado y se incrementa cuando el suelo se encuentra en

reposo. Dado que el tiempo de ejecución del ensayo, después de

preparado el espécimen es mayor, en el método de Casagrande

que en el de Vasi ljev, es lógico encontrar un valor mayor de

Limite Liquido con el primer método que con el segundo.

3) Es importante señalar, que el método propuesto se debe

implementar a un principio en un plan académico, para las

comparaciones de uno y otro resultado, siempre señalando en

plani llas e informes el método empleado.

4) A pesar que estos índices tienen un enorme potencial en la

aplicación de correlaciones propuestas en la li teratura para la

determinación de propiedades mecánicas del suelo, se

recomienda efectuar ciertos estudios y respaldar el campo de

acción de estas correlaciones.

Entre algunas líneas de estudio, podemos recomendar, para ampliar

la aplicación del equipo en el laboratorio los siguientes.



5) El presente estudio, se limitó al área de estudio en la ciudad de

La Paz bajo estas circunstancias nuestro modelo lineal alcanzo

como valor máximo al 50% del Limite Liquido, para valores altos

es recomendable efectuar estudios con arci llas con un alto índice

de plasticidad, con el cri terio de darle una aplicabi lidad general ya

en estudios de proyectos reales en nuestro medio, para el cual es

necesario profundi za r el estudio empleando el método de Vasi ljev.

6) También en muy importante señalar que el equipo (Cono de

Caída), tiene una aplicabi lidad diferente a la de Limites Líquidos,

bajo la norma CEN ISO/TS 17892 – 6:2004, que es la

determinación de parámetro de corte a través de la penetración y

aplicación de una ecuación enmarcada en la norma.

“Este documento especifica la determinación del ensayo de corte

no consol idado no drenado en laboratorio de ambos especímenes

inalterados o remoldeados de suelos saturados finos cohesivos

empleando el cono de caída”.

Anexamos en el presente estudio – Anexo E.



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