MECANICA DE SUELOS I

INTRODUCCION

Dos de los ensayos ms importantes en el diagnostico y/o clasificacin de suelos son: CONTENIDO DE HUMEDAD Y ANALISIS GRANULOMETRICO.

Gracias al ensayo de contenido de humedad podemos conocer que humedad natural presenta el suelo y que medidas seguras debemos tomar en nuestra construccin ya que esta humedad se debe de controlar es decir que debemos trabajar siempre con su optimo contenido de humedad ya que si est muy saturado o muy seca esta presentara problemas en el desarrollo de la construccin.

El contenido de humedad es un ensayo muy importante que se debe de controlar muy seguido ya que a causa de factores climticos estos pueden cambiar bruscamente (Lluvias, nevadas, granizos, da soleado) en solo cuestin de minutos.

El anlisis granulomtrico es un ensayo que se realiza para conocer qu tanto por ciento de grava, arena gruesa, arena media, arena fina, limos y arcillas presenta el suelo estudiado.

El anlisis granulomtrico es un ensayo en la cual separamos las partculas en diferentes tamaos con ayuda de tamices o mallas, y que a travs de clculos matemticos simples podemos hallar los porcentajes de grava, arena, limos y arcillas. Este ensayo tambin nos ayuda a determinar los coeficientes de curvaturas y coeficientes de uniformidad.

En el anlisis granulomtrico que realizamos de nuestra muestra de calicata se determino que tenemos un gran porcentaje de suelos finos (Arenas, Limos y Arcillas).

Los detalles como, fotografas y los formatos en donde calculamos el contenido de humedad y anlisis granulomtrico se presentan en este informe.

Cabe mencionar que este informe y el trabajo antes mencionado fue realizado por estudiantes de la facultad de Ing. Civil de la Universidad Alas Peruanas Filial Huancayo del curso de Mecnica de Suelos I. Para poner de conocimiento que cualquier duda y/o sugerencias con el fin de ayudar al desarrollo de nuestros conocimientos sern bienvenidos.

OBJETIVOS

1. Objetivo General:

Afianzar nuestros conocimientos prcticos en la realizacin de Contenido de Humedad y Anlisis Granulomtrico. Segn indican las Normas (ASTM D422, AASHTO T 88, MTC E 107-2000 para anlisis granulomtrico y ASTM D2216, MTC E 108-2000 para contenido de humedad).

2. Objetivos Especifico:

Calcular los porcentajes de contenido de humedad que presenta el suelo.

Calcular los porcentajes que retienen cada uno de los tamices.

Calcular e interpretar los coeficientes de curvatura y uniformidad.

Conocer mediante el anlisis granulomtrico si nuestro suelo estudiado es bien gradada o mal gradada.

INDICEMUESTREO DE SUELOS41.OBTENCION DE MUESTRA DE SUELO4GRANULOMETRIA101.AnlisisGranulomtrico102.AnlisisGranulomtrico por VaHmeda103.Gradacin de Suelos.114.Suelos bien Graduados.115.Suelos Uniformes..116.Suelo de Granulometra Discontinua11CONTENIDO DE AGUA O HUMEDAD11CALCULOS:13A.COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD (Cu) y CURVATURA (Cc)13A.1 Coeficiente de uniformidad (Cu)13B.1 Coeficiente de curvatura (Cc).13EQUIPOS UTILIZADOS14DESARROLLO DEL TRABAJO15I.ENSAYO DE CONTENIDO DE HUMEDAD151.Proceso del secado de la muestra.152.Calculo del contenido de agua:15II.ENSAYO DE GRANULOMETRIA:16Conclusiones18Recomendaciones19Opiniones Personales20

MUESTREO DE SUELOS

1. OBTENCION DE MUESTRA DE SUELO

Para la clasificacin de un suelo o para determinar sus propiedades en el laboratorio es necesario contar con muestras representativas. Un muestreo adecuado y representativo es de primordial importancia, pues su valor es el mismo que el de los ensayos en s. Las muestras pueden ser de dos tipos alteradas e inalteradas.

Muestra alterada: es aquella que no conserva las mismas propiedades mecnicas que tena en el terreno de donde procede.

Ensayos de clasificacin en el laboratorio

Contenido de agua o humedad

Peso unitario de las partculas sueltas

Anlisis granulomtrico

Lmite de Atterberg o de consistencia

Permeabilidad de muestra remoldeada

Compactacin (con una muestra alterada)

Muestra inalterada: es aquella que se extrae del terreno con la menor alteracin posible de su estructura tal como se encuentra naturalmente.

Ensayos

Permeabilidad

Consolidacin

Corte directo

Compresin no confinada

Compresin triaxial

Expansin

2. OBTENCION DE MUESTRAS ALTERADAS

La excavacin de pozos a cielo abierto o calicatas permite la inspeccin visual y obtener muestras que rinden una informacin correcta hasta la profundidad que alcance.

Se deben obtener muestras cada vez que cambie el tipo de suelo o por lo menos uno cada metro, se seleccionaran de tal manera que caractericen las condiciones reales del suelo a la profundidad correspondiente.

2.1. Materiales:

Pico

Pala

Lona

Cal o yeso

2.2. Procedimiento:

1 abrir una calicata de 1.50x1.50x2.00 el mismo que estar limitado o depender de la existencia o no de deslizamiento o presencia de alguna roca madre lo que significa que si hay peligro de deslizamiento la profundidad se har hasta donde se pueda.

En una de las paredes de la calicata rebajar la parte seca y suelta del terreno, despus abrir una ranura vertical de seccin uniforme de 20 cm x 15 cm de profundidad.

Cuarteo: es el proceso de reduccin a tamao conveniente y representativo una muestra alterada y suelta del suelo, esta operacin se usa cuando el volumen del suelo que se obtiene sobrepasa la cantidad que se necesita para los ensayos.

3. OBTENCION DEMUESTRAS INALTERADAS

Es imposible obtener muestras completamente inalteradas pues la remocin de una porcin de suelo del terreno produce cambios en los esfuerzos del suelo que alteran la estructura en un cierto grado.

Las mejores muestras inalteradas son aquellas en el que el contenido de agua no sufre cambios: la relacin de vaco y la estructura se mantienen con el menor cambio posible. Si la muestra no pierde agua o gases de los espacios vacos no existirn deformaciones volumtricas. Si adems se evitan el flujo plstico y la consecuente distorsin de las capas de suelo, la muestra podr considerarse prcticamenteinalterada.

3.1. Instrumentos para la muestra inalterada:

Pico, pala y otros accesorios que permitan una adecuada limpieza de la calicata.

Cuchillas o navajas de acero para tallar la muestra

Caja de madera con tapa de 30x30x30 y un espesor de 3cm.

Aserrn, esponja que sirva de amortiguador para la muestra (viruta)

Parafina (1.5 k), un recipiente para derretirlo, cocina

Tarjeta de investigacin

Una brocha

3.2. Procedimiento:

Cortar un determinado trozo de suelo de 20x20x20 (cubo perfecto) cubrirlo con parafina aplicando tres capas alteradas, dejar secar, cubrir con la lona y aplicar de nuevo parafina y amarrar poner la tarjeta.

4. DESCRIPCIN DEL SUELO

De cadamuestra de suelo que se obtiene se debe reconocer y describir las principales caractersticas fsicas.

4.1. Descripcin preliminar

Describa lo siguiente:

a) Suelo de partculas gruesas.- se considera as cuando ms de la mitad de las partculas de su masa son distinguibles a simple vista

b) Suelo de partcula fina.- cuando ms de la mitad de las partculas de su masa no son distinguibles a simple vista.

c) Suelo orgnico.- cuando tienen un alto contenido de materia orgnica y como tal tienen una textura fibrosa un color muy oscuro o negro y un olor putrefacto.

4.2. Descripcin de las partculas gruesas

a) Grava.- si ms de la mitad de las partculas gruesa son mayores a 0.5 cm.

b) Arena.- si ms de la mitad de las partculas gruesas es menor a 0.5 cm.

4.2.1. Procedimiento para la descripcin de gravas

Se considera grava limpia si el porcentaje del suelo cuyas partculas no distinguibles a simple vista es menor a 5%. A su vez la grava limpia se describe en uno de los dos grupos siguientes.

a) Grava bien graduada.- si tiene una alta gama de tamao de partculas y no se nota ausencia de los tamaos intermedios.

b) Grava mal graduada.- si predomina un solo tamao os e nota ausencia de algunos tamaos intermedios.

c) Una grava sucia.- cuando tiene finos (arcilla). Si el porcentaje del suelo cuyas partculas no distinguibles a simple vista es mayor al 10%.

Bien Graduado W

Pobremente Graduado P

Limoso M

Arcilloso C

4.2.2. Descripcin de la forma de las partculas de grava

Bloques: > 20

Bolones: >12 a 20

cantos rodados: > 3 a 12

Grava (G): N 4 (4.47mm a 3)

Arena (S): N 200 (0.074mm) a N 4 (4.76 mm)

Limo y arcillas (M y C): < N 200 (0.74mm)

4.2.3. Descripcin de formas

a) Angular.- vrtices y aristas agudas (tienen esquina) lados relativamente planos.

b) Subangulares.- son similares a los angulares pero sin vrtices y aristas agudas, con bordes redondeados.

c) Subredondeada.- con lados casi planos y de bordes y esquinas semi redondeados.

d) Redondeadas.- lados suavemente curvados

e) Chata.- aplanada

f) Alargada

4.2.4. Procedimiento para la descripcin de las arenas

Se repite los mismos pasos y criterios descritos anteriormente para y se determina si son finas, arena limpia, mal graduada o arena con finos.

1st Nombre tpico: bloques, canto rodado, grava o arena.

2nd Graduacin: tamao mximo de partculas, anotar la dimensin de las partculas de mayor tamao.

3rd Granulometra: anotar el

4th Forma de partculas: angular, subangular, etc.

5th Color: describir el color y tono.

6th Olor: orgnico, ninguno, etc.

4.2.5. Descripcin de suelo de partculas finas y suelos orgnicos

a) Muy blanda.- fcilmente penetrable con la fuerza del puo.

b) Blanda.- fcilmente penetrable varios con el pulgar.

c) Media.- se penetra varios con el pulgar pero con cierto esfuerzo.

d) Firme.- fcilmente marcado con el pulgar pero penetrada solo con un esfuerzo.

e) Dura.- fcilmente marcada con la ua del pulgar.

f) Muy dura.- marcado con mucha dificultad con la ua del pulgar.

4.2.6. Descripciones estructurales

a) Estratificadas.- si son capas alteradas de varios espesores y colores.

b) Laminadas.- si son capas delgadas menor a 0.5cm. y de partculas finas.

c) Fisuradas.- si presentan fracturas y estas se desarrollan en un plano definido.

d) Bloques.- si puede romperse fcilmente en pedazos angulares.

e) Delentes.- si presentan pequeas aglomeraciones de partculas de otro material incrustado en la matriz.

f) Con poros.- si presentan orificios de cualquier origen.

g) Homogneas.- si no presentan ninguna de las caractersticas anteriores

GRANULOMETRIA

1. AnlisisGranulomtrico

Consiste en determinar la distribucin de tamaos de las partculas componentes del suelo, estableciendo en porcentaje del peso seco total, la cantidad de granos de distintos tamaos presentes; es decir se busca determinar que tamaos de partculas estn presentes en el suelo y en qu proporcin. Este anlisis tambin llamado tamizado va seca se usa para la fraccin gruesa de gravas y arenas. Para el suelo fino (limo y arcilla), una estimacin de los tamaos se obtiene realizando el anlisis granulomtrico vahmeda; en este caso se mide la variacin de la densidad con el tiempo en una suspensin de agua suelo.

2. AnlisisGranulomtrico por VaHmeda

Esta prueba de laboratorio se conoce tambin como BOYOUCUS y se basa en el conocido principio de que si una muestra de suelo es disgregada en sus elementos componentes agitndola en agua por ejemplo, si producir al dejar la suspensin en reposo, una sedimentacin paulatina de los diferentes tamaos de grano, en el orden siguiente:

Gravas: En forma inmediata

Arenas: En menos de un minuto

Limo: En menos de 20 a 30 minutos

Arcillas: Hasta 24 horas

Coloides: No se decantan en condiciones normales

Para distinguir el limo de la arcilla, casi siempre el limo se ubica debajo de la arcilla y es de color amarillento.

3. Gradacin de Suelos.- La gradacin permite conocer la distribucin por tamao de la fraccin de una muestra de suelo menor a 80mm.

Bloque: >300mm

Boln: 80 a 300 mm

Grava: 5 a 80 mm

Arena: 0.8 a 5 mm

Limo: 0.005 a 0.8 mm

Arcilla: < 0.005 mm

Y en base a ella definiremos a los suelos su gradacin correspondiente es decir bien gradadas, uniformes y de granulometra discontinua.

4. Suelos bien Graduados.- Son aquellos que contienen una buena proporcin de partculas de todos los tamaos variando de gruesos a finos; en este tipo de suelos las partculas finas tienden a encajar o acomodarse entre las partculas gruesas, con lo que se reduce a un mnimo la cantidad de huecos.

5. Suelos Uniformes.- Son aquellos en que las partculas son del mismo tamao.

6. Suelo de Granulometra Discontinua (Suelo discontinuo).- Son mezclas de partculas de tamao grueso uniforme y partculas finas de tamao uniforme, faltando partculas de tamao intermedio entre las gruesas y finas.

Todos los suelos que no estn bien gradadas se denominan genricamente mal gradadas.

CONTENIDO DE AGUA O HUMEDAD

1. Este ensayo se realiza con mucha frecuencia, tanto por su sencillez y rapidez de ejecucin, porque su conocimiento permite estimar cualitativamente alguna de las caractersticas mecnicas de los suelos y correlacionar los resultados de otros ensayos. Tenemos los siguientes mtodos que dependen de la forma del secado:

2. Mtodo de secado al horno (T constante).- la temperatura flucta entre 105 C +- 5 C

3. Mtodo de secado al horno microondas

4. Mtodo de secado instantneo

5. Mtodo atmico.

Los mtodos 2, 3 y 4 son consideradosrpidos y se utilizan cuando los suelos no presentan material calcreo, yeso o materia orgnica, y se recomiendan cuando se requieren un resultado inmediato en controles de campo.

Equipo:

Un horno de secado

Balanza de precisin (0.1gr)

Recipientes metlicos

Esptulas

Franelas, etc.

Estos ensayos se hacen con muestras ubicadas al borde de algunas carreteras y de proporciones hechas para conocer los suelos de fundacin para edificios.

PROCEDIMIENTO:

1. Registrar el nmero de recipiente en el formulario otorgado.

2. Determinar y registrar el peso del recipiente W1 cuidando que est limpio y seco.

3. Colocar cuidadosamente en el recipiente la porcin representativa del suelo a ensayarse. Determinar y registrar el peso del conjunto W2.

4. Colocar el recipiente ms suelo hmedo en el charol metlica.

5. Repetir los pasos uno a cuatro con otra porcin representativa de la misma muestra de suelo.

6. Colocar el charol metlico con su contenido en el horno de secado generalmente por un periodo de 24 horas.

7. Sacar el charol del horno dejar enfriar de 3 a 5 minutos; determinar y registrar el peso de los recipientes ms suelo seco W3.

CALCULOS:

W: contenido de humedad en %

W1: peso de recipiente en gr.

W2: peso del recipiente ms suelo hmedo.

W3: peso del recipiente ms suelo seco.

A. COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD (Cu) y CURVATURA (Cc)

A.1 Coeficiente de uniformidad (Cu).- este coeficiente representa la extensin de la curva granulomtrica es decir, a mayor extensin esta curva, se tendr una mayor variedad de tamaos, lo que es propio de un suelo bien gradado. En arenas para considerar bien gradadas: Cu > 6; y en gravas bien gradadas Cu > 4

B.1 Coeficiente de curvatura (Cc).- este coeficiente indica una curva granulomtrica constante, es decir sin escalones, esto se cumple tanto en arenas como en gravas para cuando: 1