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2013

AUTOR:

JONY CHARLY GUTIERREZ ABANTO

Universidad Peruana de Ciencias Aplica

Edición: 19/08/2013

Manual de Laboratorio deMecánica de Suelos



PRESENTACIÓN

Con la finalidad de mejorar el rendimiento y conocimiento técnico en los diversos ensayos y pruebas

efectuadas en laboratorio, se ha visto conveniente realizar la publicación de este muy útil manual de procedimientos, en el cual se detalla paso a paso el modo operativo para la ejecución correcta de cada ensayohecho en un laboratorio especializado de acuerdo a las normativas vigentes y de esta forma poder minimizarla gran cantidad de errores que se comete en obra debido a la interpretación incorrecta de los resultados o a lamala aplicación de los mismos.

En el desarrollo de cada tipo de ensayo se ha visto conveniente agregar una pequeña introducción delmismo, para qué se realiza el ensayo, un breve marco teórico, los equipos y aparatos que se utilizan en cada prueba, las fórmulas para los cálculos y lo más importante por supuesto, la interpretación de los resultados;de estos últimos se desarrollan en algunos casos las posibles fuentes de error de los mismos.

El presente manual está dividido como sigue:

LABORATORIO N°1

(UPC - Los Álamos de Monterrico)PAG. ENSAYOS

2 Contenido de Humedad7 Peso Volumétrico de Suelos Cohesivos11 Gravedad específica de sólidos

LABORATORIO N°2

(UPC - Los Álamos de Monterrico)

PAG. ENSAYOS17 Análisis Granulométrico por Tamizado22 Límite Líquido27 Límite Plástico

LABORATORIO N°3


30 Próctor Estándar37 Próctor Modificado46 Densidad de Campo

LABORATORIO N°4


50 Permeabilidad56 Consolidación

LABORATORIO N°5

(UPC - Los Álamos de Monterrico)

PAG. ENSAYOS64 Corte Directo71 Compresión Simple76 Compresión Triaxial

LABORATORIO N°6

(M y M Consultores SRL. - Lurín)PAG. ENSAYOS

87 Ensayo de SPT90 Auscultación con Cono Peck

C l i lt t l di ió d l t l i d l d d



MÉTODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR EL CONTENIDO DE HUMEDAD DE UNSUELO

Referencia: ASTM D-2216 – 08 / NTP 339.127

OBJETIVO El presente modo operativo establece el método de ensayo para determinar el contenido de humedad deun suelo.

APARATOS

• Horno de secado.- Horno de secado termostáticamentecontrolado, capaz de mantener una temperatura de 110 ± 5

°C.

• Balanzas.- De capacidad conveniente de acuerdo al tamaño

máximo de la muestra) y con las siguientes aproximaciones:de 0.1 g para muestras de menos de 200 g de 1 g paramuestras de más de 200 g

• Recipientes.- Recipientes apropiados fabricados de materialresistente a la corrosión, y al cambio de peso cuando essometido a enfriamiento o calentamiento continuo,exposición a materiales de pH variable, y a limpieza.

• Utensilios para manipulación de recipientes.- Serequiere el uso de guantes, tenazas o un sujetadorapropiado para mover y manipular los recipientescalientes después de que se hayan secado.

•

Otros utensilios.- Se requiere el empleo decuchillos, espátulas, cucharas, lona para cuarteo,divisores de muestras, etc.

DEFINICIONES La humedad o contenido de humedad de un suelo es larelación, expresada como porcentaje, del peso de agua enuna masa dada de suelo, al peso de las partículas sólidas.

PRINCIPIO DEL MÉTODO Se determina el peso de agua eliminada, secando el suelo húmedo hasta un peso constante en un horno

controlado a 110 ± 5 °C*. El peso del suelo que permanece del secado en horno es usado como el peso delas partículas sólidas. La pérdida de peso debido al secado es considerado como el peso del agua.

Nota.- (* ) El secado en horno siguiendo este método (a 110 °C) no da resultados confiables cuando el suelo contiene yeso uotros minerales que contienen gran cantidad de agua de hidratación o cuando el suelo contiene cantidades significativas dematerial orgánico. Se pueden obtener valores confiables del contenido de humedad para estos suelos, secándolos en un

horno a una temperatura de 60 °C o en un desecador a temperatura ambiente.

MUESTRAS Las muestras serán preservadas y transportadas de acuerdo a la Norma ASTM D-4220, Grupos de suelos

B, C ó D. Las muestras que se almacenen antes de ser ensayadas se mantendrán en contenedoresherméticos no corroíbles a una temperatura entre aproximadamente 3 °C y 30 °C y en un área que

prevenga el contacto directo con la luz solar. Las muestras alteradas se almacenarán en recipientesde tal manera que se prevenga ó minimice la condensación de humedad en el interior del contenedor.La determinación del contenido de humedad se realizará tan pronto como sea posible después del



muestreo, especialmente si se utilizan contenedores corroíbles (tales como tubos de acero de pareddelgada, latas de pintura, etc.) ó bolsas plásticas.

ESPECIMEN DE ENSAYO

Para los contenidos de humedad que se determinen en conjunción con algún otro método ASTM, seempleará la cantidad mínima de espécimen especificada en dicho método si alguna fuera proporcionada.La cantidad mínima de espécimen de material húmedo seleccionado como representativo de lamuestra total, si no se toma la muestra total, será de acuerdo a lo siguiente:

Tabla Nº 1

Máximo tamaño

de partícula (pasa

el 100%)

Tamaño de malla Estándar

Masa mí nima

recomendada deespécimen de ensayo

húmedo para contenidos

de humedad reportados a ± 0.1%

Masa mí nima

recomendada deespécimen de ensayo

húmedo para

contenidos de humedadreportados a ±1%

2 mm o menos 2.00 mm (N° 10) 20 g 20 g*

4.75 mm 4.760 mm (N° 4) 100 g 20 g*

9.5 mm 9.525 mm (3/8”) 500 g 50 g

19.0 mm 19.050 mm (¾”) 2.5 kg 250 g

37.5 mm 38.1 mm (1½”) 10 kg 1 kg

75.0 mm 76.200 mm (3”) 50 kg 5 kg

Nota.- * Se usará no menos de 20 g para que sea representativa.

• El reporte a + 0.1% se realizará cuando el suelo presente contaminación o ciertos riesgosquímicos.

• Si se usa toda la muestra, ésta no tiene que cumplir los requisitos mínimos dados en la tablaanterior. En el reporte se indicará que se usó la muestra completa.

• El uso de un espécimen de ensayo menor que el mínimo indicado en 6.2 requiere discreción,aunque pudiera ser adecuado para los propósitos del ensayo. En el reporte de resultados deberá

anotarse algún espécimen usado que no haya cumplido con estos requisitos.

• Cuando se trabaje con una muestra pequeña (menos de 200 g) que contenga partículas de

grava relativamente grandes, no es apropiado incluirlas en la muestra de ensayo. Sin embargoen el reporte de resultados se mencionará y anotará el material descartado.

• Para aquellas muestras que consistan íntegramente de roca intacta, el espécimen mínimotendrá un peso de 500 g. Porciones de muestra representativas pueden partirse en partículas más pequeñas, dependiendo del tamaño de la muestra, del contenedor y la balanza utilizada parafacilitar el secado a peso constante.



SELECCIÓN DEL ESPECIMEN DE ENSAYO

• Cuando el espécimen de ensayo es una porción de una mayor cantidad de material, elespécimen seleccionado será representativo de la condición de humedad de la cantidad total de

material. La forma en que se seleccione el espécimen de ensayo depende del propósito yaplicación del ensayo, el tipo de material que se ensaya, la condición de humedad, y el tipo de

muestra (de otro ensayo, en bolsa, en bloque, y las demás).

• Para muestras alteradas tales como las desbastadas, en bolsa, y otras, el espécimen de ensayo seobtiene por uno de los siguientes métodos (listados en orden de preferencia):

• Si el material puede ser manipulado sin pérdida significativa de humedad, el material debemezclarse y luego reducirse al tamaño requerido por cuarteo o por división.

• Si el material no puede ser mezclado y/o dividido, deberá formarse una pila de material,

mezclándolo tanto como sea posible. Tomar por lo menos cinco porciones de material enubicaciones aleatorias usando un tubo de muestreo, lampa, cuchara, frotacho, ó algunaherramienta similar apropiada para el tamaño de partícula máxima presente en el material. Todas

las porciones se combinarán para formar el espécimen de ensayo.

• Si no es posible apilar el material, se tomarán tantas porciones como sea posible enubicaciones aleatorias que representarán mejor la condición de humedad. Todas las porciones secombinarán para formar el espécimen de ensayo.

• En muestras intactas tales como bloques, tubos, muestreadores divididos y otros, el espécimen deensayo se obtendrá por uno de los siguientes métodos dependiendo del propósito y potencial uso de la muestra.

• Se desbastará cuidadosamente por lo menos 3 mm de material de la superficie exterior de lamuestra para ver si el material está estratificado y para remover el material que esté más seco omás húmedo que la porción principal de la muestra. Luego se desbastará por lo menos 5 mm,o un espesor igual al tamaño máximo de partícula presente, de toda la superficie expuesta o delintervalo que esté siendo ensayado.

• Se cortará la muestra por la mitad. Si el material está estratificado se procederá de acuerdo a loindicado en (*). Luego se desbastará cuidadosamente por lo menos 5 mm, o un espesor igual deltamaño máximo de partícula presente, de la superficie expuesta de una mitad o el intervaloensayado. Deberá evitarse el material de los bordes que pueda encontrarse más húmedo o másseco que la porción principal de la muestra.

(*) Si el material está estratificado (o se encuentra más de un tipo de material), se seleccionará un espécimen promedio, o

especímenes individuales, o ambos. Los especímenes deben ser identificados apropiadamente en formatos, en cuanto a suubicación, o lo que ellos representen.



PROCEDIMIENTO

• Determinar y registrar la masa de un contenedor limpio y seco (y su tapa si es usada).

• Seleccionar especímenes de ensayo representativos de acuerdo lo indicado en anteriormente.

• Colocar el espécimen de ensayo húmedo en el contenedor y, si se usa, colocar la tapa

asegurada en su posición. Determinar el peso del contenedor y material húmedo usando una balanza (véase APARATOS ) seleccionada de acuerdo al peso del espécimen. Registrar este

valor.

• Remover la tapa (si se usó) y colocar el contenedor con material húmedo en el horno. Secar elmaterial hasta alcanzar una masa constante. Mantener el secado en el horno a 110 ± 5 °C a menosque se especifique otra temperatura. El tiempo requerido para obtener peso constante variarádependiendo del tipo de material, tamaño de espécimen, tipo de horno y capacidad, y otrosfactores. La influencia de estos factores generalmente puede ser establecida por un buen juicio, yexperiencia con los materiales que sean ensayados y los aparatos que sean empleados.

• Luego que el material se haya secado a peso constante, se removerá el contenedor del horno (y sele colocará la tapa si se usó). Se permitirá el enfriamiento del material y del contenedor atemperatura ambiente o hasta que el contenedor pueda ser manipulado cómodamente con lasmanos y la operación del balance no se afecte por corrientes de convección y/o esté siendo

calentado. Determinar el peso del contenedor y el material secado al homo usando la misma balanza usada en 8.3. Registrar este valor. Las tapas de los contenedores se usarán si se presume

que el espécimen está absorbiendo humedad del aire antes de la determinación de su peso seco.

CALCULOS

Se calcula el contenido de humedad de la muestra, mediante la siguiente fórmula:

W = es el contenido de humedad, (%) WW = Peso del agua

WS = Peso seco del material W1 = es el peso de tara más el suelo húmedo, en gramos W2 = es el peso de tara más el suelo secado en homo, en gramos: Wt = es el peso de tara, en gramos

REPORTE

El reporte deberá incluir lo siguiente:

• La identificación de la muestra (material) ensayada, tal como el número de la perforación,número de muestra, número de ensayo, número de contenedor, etc.

• El contenido de agua del espécimen con aproximación al 1% ó al 0.1%, como sea apropiado

dependiendo de la mínima muestra usada. Si se usa este método conjuntamente con algún otrométodo, el contenido de agua del espécimen deberá reportarse al valor requerido por el

método de ensayo para el cual se determinó el contenido de humedad.

• Indicar si el espécimen de ensayo tenía un peso menor que el indicado en Tabla Nº 1

•

Indicar si el espécimen de ensayo contenía más de un tipo de material (estratificado, etc.). • Indicar el método de secado si es diferente del secado en horno a 110 °C más o menos 5 °C.



• Indicar sí se excluyó algún material del espécimen de ensayo.

PRECISION Y EXACTITUD

Exactitud.- No existe valor de referencia aceptado para este método de ensayo; por consiguiente, no puede determinarse la exactitud.

Precisión: Precisión de un Operador- Simple.- El coeficiente de variación de un operador simple se encontró en 2.7%. Por consiguiente, los resultados de dos ensayos conducidos apropiadamente por el mismo operadorcon el mismo equipo, no deberían ser considerados con sospecha si difieren en menos del 7.8 % de su media. Precisión Multilaboratorio.- El coeficiente de variación multilaboratorio se encontró en 5.0%. Porconsiguiente, los resultados de dos ensayos conducidos por diferentes operadores usando equiposdiferentes no deberían ser considerados con sospecha a menos que difieran en más del 14.0 por ciento de

su media.

SUGERENCIAS

• Los recipientes y sus tapas deben ser herméticos a fin de evitar pérdida de humedad de lasmuestras antes de la pesada inicial y para prevenir la absorción de humedad de la atmósferadespués del secado y antes de la pesada final. Se usa un recipiente para cada determinación.

• El cambio de humedad en suelos sin cohesión puede requerir que se muestree la seccióncompleta. el material está estratificado (o se encuentra más de un tipo de material), seseleccionará un espécimen promedio, o especímenes individuales, o ambos. Los especímenesdeben ser identificados apropiadamente en formatos, en cuanto a su ubicación, o lo que ellosrepresenten.

• Para prevenir la mezcla de especímenes y la obtención de resultados incorrectos, todos loscontenedores, y tapas si se usan, deberían ser enumerados y deberían registrarse los números delos contenedores en los formatos de laboratorio. Los números de las tapas deberían ser

consistentes con los de los contenedores para evitar confusiones.

• Para acelerar el secado en horno de grandes especímenes de ensayo, ellos deberían sercolocados en contenedores que tengan una gran área superficial (tales como ollas) y elmaterial debería ser fragmentado en agregados más pequeños.

• En la mayoría de los casos, el secado de un espécimen de ensayo durante toda la noche (de 12 a16 horas) es suficiente. En los casos en los que hay duda sobre lo adecuado de un método desecado, deberá continuarse con el secado hasta que el cambio de peso después de dos períodos

sucesivos (mayores de 1 hora) de secado sea insignificante (menos del 0.1 %). Los especímenes

de arena pueden ser secados a peso constante en un período de 4 horas, cuando se use un horno detiro forzado.

• Desde que algunos materiales secos pueden absorber humedad de especímenes húmedos,deberán retirarse los especímenes secos antes de colocar especímenes húmedos en el mismo

horno. Sin embargo, esto no sería aplicable si los especímenes secados previamente permanecieran en el horno por un período de tiempo adicional de 16 horas.

• Colocar las muestras en un desecador es más aceptable en lugar de usar las tapas herméticas ya

que reduce considerablemente la absorción de la humedad de la atmósfera durante elenfriamiento especialmente en los contenedores sin tapa.



m

PESO VOLUMÉTRICO DEL SUELO COHESIVONORMA: NTP 339.139

El peso volumétrico es la relación del peso de la masa de suelos entre su volumen de masa. Se

consideran las tres fases del suelo.

m =

Wm: Peso de la masa

Vm: Volumen de la masa

A esta densidad del suelo se le conoce también como peso unitario o peso específico de masa

El ensayo consiste en determinar el peso y el volumen de una muestra inalterada (Mit o Mib).

m WmVm



EQUIPOS A SER EMPLEADOS

Para este ensayo se emplea lo siguiente:

. Balanza hidrostática, Con sensibilidad de 0.1 gr.

. Canastilla de acero galvanizado, Elaborada a base de malla N°10.

. Probeta graduada de 1000 ml

. Pipeta, espátulas

. Parafina Sólida

. Olla pequeña

. Estufa o cocinilla eléctrica

PROCEDIMIENTO

1. Tallar una muestra de suelo sin grietas, esta muestra deberá ser tratada con mucho cuidado

procurando no maltratarla ni manipularla excesivamente para no alterar sus condiciones.

2. Calentar la parafina en un recipiente de aluminio hasta que esta se encuentre en forma

líquida.3.

Pesar el espécimen en la balanza y anotar todos estos resultados.

4. Cubrir la muestra tallada de suelo con parafina líquida insertando primero la mitad de la

muestra en la parafina derretida y luego la otra mitad, este proceso se debe realizar tres veces

después de dejar enfriar cada capa. La parafina debe cubrir totalmente a la muestra de tal

manera que no haya forma de que entre o salga el agua.

5. Pesar la muestra parafinada al aire en una balanza.

6. Peso final : Pueden ser de dos formas.

7. METODO A:

7.1. Llenar con agua (500 ml volumen inicial) una probeta graduada de 1000 ml.

7.2.

Insertar la muestra de suelo parafinada dentro de la probeta.

7.3. Registrar el volumen final para calcular el volumen de desplazamiento.

8. METODO B:

8.1. Llenar un balde con agua suficiente para cubrir el volumen total de la canastilla.

8.2. Colocar la canastilla dentro del agua y esperar que el agua se estabilice, verificando que

la canastilla esté en el centro del balde sin topar las paredes ni el fondo del mismo.

8.3. Colocar la balanza en cero esto permitirá descontar el peso de la canastilla.

8.4. Introducir la muestra parafinada dentro de la canastilla y registrar el peso sumergido de

muestra parafinada.



RESULTADOS

El alumno presentará un informe conteniendo lo siguiente:

1. Significado y empleo del peso específico del suelo.

2. Formato de peso específico del suelo, con los cálculos y el resultado final.

3. Precauciones que deben tenerse para la ejecución del ensayo.

4. Diagrama de fases de la muestra ensayada.



Lab. N°

Ciclo:

Fecha:

Hoja:

MUESTRA N° : Muestreado por :

UBICACIÓN : Hecho por :

COORDENADAS/PROCEDENCIA : Fecha de Muestreo :

Profundidad (mts) Fecha de Ensayo :

Temperatura de secado : Revisado por :

Cápsula N°

P. Cápsula (gr)

P. Cáp + Suelo húmedo (gr)

P. Cáp + Suelo seco (gr)

P. agua (gr)

P. Suelo seco (gr)

Contenido de humedad (%)

Aire ----

Agua

Sólido

Peso del suelo húmedo (gr)

Volumen

Diagrama de Fases

Muestra

Volumén de la muestra de suelo (cm3

Peso Volumétrico (gr/cm3)

Peso

1 2 3

Peso de la parafina (gr)

Densidad de la Parafina (gr/cm3)

Volumén de desplazamiento (cm3)

Volumén de parafina utilizada (cm3)

1 2 3 4

DATOS PRINCIPALES

Peso del suelo húmedo + parafina (gr)

LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS

RELACIONES VOLUMETRICAS

PROYECTO :

Volumén inicial (cm3)

Volumén final (cm3)

CONTENIDO DE HUMEDAD

4

Peso de la muestra húmeda al aire (gr)

Peso de la muestra húmeda + parafina al aire (gr)

Peso de la parafina (gr)

Densidad de la parafina (gr/cm3)

Lectura Inicial (cm3) solo para método A

Lectura Final (cm3) o Peso sumergido de la muestra

Volumen de la parafina utilizada (cm3)

Volumen de la muestra de suelo (cm3)

Peso volumétrico (gr/cm3)

Peso volumétrico promedio (gr/cm3)

1 2 3 4



GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS SUELOS (PICNÓMETRO)

Referencia: ASTM D-854, AASHTO T-100

OBJETIVO Este modo operativo se utiliza para determinar el peso específico de los suelos y del relleno mineral(filler) por medio de un picnómetro. Cuando el suelo está compuesto de partículas mayores que eltamiz de 2.38 mm (N° 8), deberá seguirse el método de ensayo para determinar el peso especifico y la

absorción del agregado grueso, MTC E 206. Cuando el suelo está compuesto por partículas mayores y menores que el tamiz de 2.38 mm (N° 8), se utilizará el método de ensayo correspondiente a cada porción. El valor del peso especifico para el suelo será el promedio ponderado de los dos valores asíobtenidos. Cuando el valor del peso específico sea utilizado en cálculos relacionados con la porciónhidrométrica del análisis granulométrico de suelos (modo operativo MTC E 109), debe determinarse el peso especifico de la porción de suelo que pasa el tamiz de 2.00 mm (N° 10) de acuerdo con el métodoque se describe en la presente norma.

APARATOS

• Frasco volumétrico (picnómetro),de 100 a 500 cm3 de capacidad.

• Bomba de vacío, con tuberías yuniones, o en su defecto un

mechero o un dispositivo parahervir el contenido del picnómetro.

• Homo o Estufa, capaz demantener temperaturas uniformesy constantes hasta 110 ± 5°C (230

± 9 °F).

• Balanzas, una con capacidad de

1200 g y sensibilidad de 0.01 g,otra con capacidad de 200 g ysensibilidad de 0.001 g.

• Pipeta.

• Termómetro graduado, con unaescala de 0 a 50 °C (32 a 122 °F) ycon precisión de 0.1 °C (0.18 °F).

• Cápsula de evaporación.

• Baño de agua (baño María).

• Guantes de asbesto.

• Tamices de 2.36 mm (N° 8) y 4.75mm (N° 4).

DEFINICIÓN Peso especifico. Es la relación entre el peso en el aire de un cierto volumen de sólidos a una

temperatura dada y el peso en el aire del mismo volumen de agua destilada, a la misma temperatura.

PREPARACIÓN DE LA MUESTRA

• Debe tenerse especial cuidado en obtener muestras representativas para la determinación del

peso específico de los sólidos. La muestra de suelo puede ensayarse a su humedad natural, o puede secarse con la estufa; sin embargo, algunos suelos, principalmente aquellos que tienenun alto contenido de materia orgánica, son muy difíciles de rehumedecer después de que se

han secado al horno. Estos suelos pueden ser ensayados sin haberse secado previamente en elhorno, en cuyo caso, el peso de la muestra seca se determina al final del ensayo.



• Cuando la muestra contenga partículas de diámetros mayores y menores que la abertura deltamiz de 2.38 mm (N° 8), la muestra debe ser separada por dicho tamiz y debe determinarse el peso específico de la fracción fina [pasante del tamiz de 2.38 mm (N° 8)] y el peso especifico

aparente de la fracción gruesa. El valor del peso específico para la muestra total viene dado por la siguiente expresión:

Donde:

GT = Peso específico total GS = Peso especifico de los sólidos (pasa tamiz N° 8)

Ga = Peso especifico aparente (retenido en el tamiz N° 8)

• Cuando el valor del peso específico va a ser empleado en cálculos relacionados con el análisis

granulométrico por hidrómetro (MTC E 109), el peso específico deberá determinarse para la fracción desuelo que va a ser usada en el análisis por hidrómetro o para otros fines (generalmente la porción pasante del tamiz N° 200). En algunos casos, puede ser necesario el empleo de otros líquidos, como elkerosene, para el análisis de suelos que contienen sales solubles en agua. Sí el ensayo se realiza conalgún líquido distinto al agua destilada, el picnómetro deberá calibrarse utilizando el mismo líquido.

• El kerosene es mejor agente humedecedor que el agua para la mayoría de los suelos y puedeemplearse en lugar de agua destilada para las muestras secadas al horno.

PROCEDIMIENTO

Suelos con su humedad natural. El procedimiento para determinar el peso específico de los suelos a su

humedad natural es como sigue: • Anótese en una planilla de datos toda la información concerniente a la muestra como: obra, N°

de sondeo, N° de la muestra y cualquier otro dato pertinente.

• Colóquese en la cápsula de evaporación una muestra representativa del suelo. La cantidadnecesaria se escogerá de acuerdo con la capacidad del picnómetro.

Capacidad del picnómetro (cm3)

Cantidad requerida aproximadamente (g)

100 25 – 35

250 55 – 65

500 120 – 130

• Empleando una espátula, mézclese el suelo con suficiente agua destilada o desmineralizada,hasta formar una masa pastosa; colóquese luego la mezcla en el picnómetro y llénese con aguadestilada hasta aproximadamente la mitad del frasco.

• Para remover el aire atrapado, conéctese el picnómetro a la línea de vacío hasta obtener una presión absoluta dentro del frasco no mayor de 100 mm de mercurio. El tiempo de aplicacióndel vacío dependerá del tipo de suelo ensayado.

Como proceso alternativo, el aire atrapado puede ser removido calentando la suspensión levementedurante un período mínimo de 10 minutos, rotando ocasionalmente el picnómetro para facilitar laexpulsión de aire. El proceso de calentamiento debe adelantarse con mucho cuidado, porque pueden

ocurrir pérdidas de material. Las muestras que sean calentadas deberán dejarse enfriar a la temperaturaambiente.



• Llénese el picnómetro con agua destilada hasta que el fondo del menisco coincida con lamarca de calibración en el cuello del picnómetro y, usando un papel absorbente, remuévasecon cuidado la humedad de la parte interior del picnómetro y su contenido con unaaproximación de 0.01 g. Inmediatamente después de la pesada, agítese la suspensión hasta

asegurar una temperatura uniforme y determínese la temperatura de la suspensión con unaaproximación de 0.1 °C introduciendo un termómetro hasta la mitad de la profundidad del picnómetro.

• Transfiérase con mucho cuidado el contenido del picnómetro a una cápsula de evaporación.

• Enjuáguese el picnómetro con agua destilada, hasta asegurarse que toda la muestra ha sidoremovida de él. Introdúzcase la cápsula de evaporación con la muestra en una estufa a 105 ± 5 °C (221 ± 9 °F), hasta peso constante. Sáquese la muestra seca del horno, déjese enfriar a la

temperatura del laboratorio y determínese el peso del suelo seco con una aproximación de0.01g.

• Anótense todos los resultados en la planilla.

• Suelos secados a la estufa. El procedimiento para determinar el peso específico de los sólidos

en suelos secados al horno, debe consistir de los siguientes pasos: • Anótese en la planilla toda la información requerida para identificar la muestra.

• Séquese el suelo al horno hasta obtener la condición de peso constante. El horno debe estar auna temperatura de 110 ± 5 °C (221 ± 9 °F). Sáquese la muestra de la estufa y déjese enfriar ala temperatura del laboratorio; debe protegerse contra una ganancia de humedad hasta que sea pesada. Selecciónese una muestra representativa; la cantidad requerida dependerá de lacapacidad del picnómetro que se va a utilizar (véase la tabla del numeral 6.1). Pésese lamuestra con aproximación de 0.01 g. Después de pesado, transfiérase el suelo al picnómetroteniendo mucho cuidado de no perder material durante la operación. Para evitar posibles pérdidas del material previamente pesado, la muestra puede ser pesada después de que setransfiera al picnómetro. Esta eventual pérdida bajará el valor del peso específico calculado.

• Llénese el picnómetro hasta la mitad de su contenido con agua destilada sin burbujas de aire y

déjese reposar la suspensión durante la noche. • Extráigase el aire atrapado dentro de la suspensión del suelo en agua por uno de los dos

métodos descritos en el numeral 6.1.

• Si la extracción de aire se realizó calentando la suspensión, déjese enfriar el picnómetro y sucontenido durante la noche.

• Realícense los pasos subsiguientes del ensayo en la misma forma que los indicados parasuelos a su humedad natural.

• Anótense todos los datos en la planilla.

CÁLCULOS Las siguientes cantidades se obtienen por pesada directa.

•

Peso del picnómetro + agua + sólidos a la temperatura del ensayo = W1 (g). • Peso de la tara + suelo seco (g). El peso de la tara debe ser restado de este valor para obtener

el peso del suelo seco, W0.

• El peso específico de los sólidos se calcula con dos decimales, mediante la siguiente fórmula:

K = Factor de corrección basado en el peso especifico del agua a 20 °C (véase Tabla 1). W2 = Peso del picnómetro más agua a la temperatura del ensayo, en gramos (obtenido de la curva de

calibración como se indica en la Figura 1). Wo = Peso del suelo seco (g).

W1 = Peso del picnómetro + agua + suelo (g).



SUGERENCIAS

• No se debe utilizar la misma curva de calibración para todos los picnómetros de igualcapacidad. Cada uno de los picnómetros, aún los de igual capacidad, tienen pesos diferentes; por lo tanto, deberán ser individualmente calibrados. Si el picnómetro no está limpio, la curva

de calibración no será válida, porque cambia su peso. También, si la parte interior del cuellodel picnómetro no está limpia, se formará un menisco irregular. Cuando se calibra el picnómetro para una temperatura menor que la del laboratorio, hay una tendencia a que se

condense agua en la parte interior del picnómetro, aun cuando se haya tenido mucho cuidadoen el secado y la pesada se haya realizado rápidamente. Siempre que sea posible, la pesada

debe hacerse a la misma temperatura a la cual está el picnómetro.

• Se debe evitar el uso de agua que contenga sólidos disueltos. Es esencial que se useexclusivamente agua destilada o desmineralizada, para asegurar la continua validez de la curvade calibración.

• Algunos suelos hierven violentamente al someterlos a una presión de aire reducida. En esoscasos, es necesario aplicar una reducción gradual de la presión o utilizar un frasco de mayor

tamaño.

• • Llénese el picnómetro con agua destilada y sin burbujas de aire, hasta un nivel ligeramentemenor por debajo de la marca y aplíquese vacío nuevamente hasta que a la suspensión se lehaya extraído la mayor parte del aire; remuévase con cuidado el tapón del picnómetro y

obsérvese cuánto baja el nivel del agua en el cuello. Si la superficie de agua baja menos de 3mm no es necesario seguir aplicando vacío. En el caso en que la superficie del agua baje más

de 3 mm, se deberá seguir aplicando vacío hasta lograr esta condición.

• La remoción incompleta del aire atrapado en la suspensión del suelo es la causa másimportante de error en la determinación de pesos específicos y tenderá a bajar el peso

específico calculado. Se deberá extraer completamente el aire de la suspensión aplicandovacío o calentando. La ausencia de aire atrapado debe ser verificada como se describió duranteel ensayo. Es conveniente destacar que el aire disuelto en el agua no afectará los resultados;

por lo tanto, no es necesario aplicar vacío al picnómetro cuando se calibra o se llena hasta lamarca de calibración con agua destilada o desmineralizada sin burbujas de aire.

• Una gota de agua puede hacer que se cometa un error de aproximadamente 0.05 g. Este error puede ser minimizado tomando el promedio de varias lecturas a la misma temperatura.Cuando la suspensión sea opaca, producir una luz fuerte detrás del cuello del picnómetro y sucontenido, durante la realización de las pesadas.

• El secado de ciertos suelos a 110 °C (221 °F), puede causar la pérdida del agua absorbida y de

cristalización; en tales casos, el secado se hará a una temperatura de 60 °C (140 °F) y serecomienda aplicar una presión de vacío más baja.



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pasan e e am z : _____________________

1 N° DE FIOLA

2 PESO DE LA FIOLA (g)

g

+ g

. + + g

+ g

+ -

re en o en am z : _____________________

N mero de Recipiente

Peso de la grava sat. Sup. Seca dentro del agua (C)

Peso del recipiente

eso e rec p en e + peso e a grava secaeso e a grava seca

eso espec co aparen e -



ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE SUELOS POR TAMIZADO

Referencia: ASTM D-422 (2007) / AASHTO T88

OBJETIVO

• La determinación cuantitativa de la distribución de tamaños de partículas de suelo.

• Esta norma describe el método para determinar los porcentajes de suelo que pasan por losdistintos tamices de la serie empleada en el ensayo, hasta el de 74 mm (N° 200).

APARATOS

• Una balanza. Con sensibilidad de 0.1 g para pesar material

• Tamices de malla cuadrada

• 3”, 2”, 1 ½”, 1”, ¾”, ½”, 3/8”, ¼”, N°4,

N°10, N°20, N°40, N°60, N140, N°200 yfondo

• Se puede usar, como alternativa, una serie

de tamices que, al dibujar la gradación, déuna separación uniforme entre los puntos delgráfico; esta serie estará integrada por lossiguientes:

3", 1 ½", ¾", 3 /8", N°4, N°8, N°16, N°30, N°50, N°100, N°200 y fondo.

• Estufa, capaz de mantenertemperaturas uniformes y constantes hasta

de 110 ± 5 °C (230 ± 9 °F).

• Envases, adecuados para el manejo ysecado de las muestras.

• Cepillo y brocha, para limpiar las mallas delos tamices.

MUESTRA Según sean las características de los materiales finosde la muestra, el análisis con tamices se hace bien conla muestra entera, o bien con parte de ella después deseparar los finos por lavado. Si la necesidad del lavado no se puede determinar por examen visual, se

seca en el horno una pequeña porción húmeda del material y luego se examina su resistencia en secorompiéndola entre los dedos. Si se puede romper fácilmente y el material fino se pulveriza bajo la presión de aquellos, entonces el análisis con tamices se puede efectuar sin previo lavado. Prepárese unamuestra para el ensayo, la cual estará constituida por dos fracciones: una retenida sobre el tamiz de

2.000 mm (N° 10) y otra que pasa dicho tamiz. Ambas fracciones se ensayaran por separado. El peso del suelo secado al aire y seleccionado para el ensayo, será suficiente para las cantidades

requeridas para el análisis mecánico, como sigue: Para la porción de muestra retenida en el tamiz de2.000 mm (N° 10) el peso dependerá del tamaño máximo de las partículas de acuerdo con la Tabla 1.

Tabla 1

Diámetro nominal de las partículas másgrandes mm (pulg)

Peso mínimo aproximado de la por ción ( gr)

9,5 ( 3 /8") 500

19,6 (¾") 1000

25,7 (1") 2000

37,5 (1 ½") 3000

50,0 (2") 4000

75,0 (3") 5000



El tamaño de la porción que pasa tamiz de 2.000 mm (N° 10) será aproximadamente de 115 g, parasuelos arenosos y de 65 g para suelos arcillosos y limosos.

Se puede tener una comprobación de los pesos, así como de la completa pulverización de los terrones,

pesando la porción de muestra que pasa el tamiz de 2.000 mm (N° 10) y agregándole este valor al peso de la porción de muestra lavada y secada en el horno, retenida en el tamiz de 2.000 mm (N° 10).

ANÁLISIS POR MEDIO DE TAMIZADO DE LA FRACCIÓN RETENIDA EN EL TAMIZDE 2.000 mm (N° 10). Sepárese la porción de muestra retenida en el tamiz de 2.000 mm (N° 10) en una serie de fracciones

usando los tamices de: 75 mm (3"), 50 mm (2"), 38,1 mm (1½"), 25,4 mm (1"), 19,0 mm (¾"), 9,5 mm (3 /8"), 4.7 mm (N° 4), o los que sean necesarios dependiendo del tipo de muestra, o de las especificaciones para elmaterial que se ensaya.

En la operación de tamizado manual se mueve el tamiz o tamices de un lado a otro y recorriendo

circunferencias de forma que la muestra se mantenga en movimiento sobre la malla. Debecomprobarse al desmontar los tamices que la operación está terminada; esto se sabe cuando no pasamás del 1 % de la parte retenida al tamizar durante un minuto, operando cada tamiz individualmente.Si quedan partículas apresadas en la malla, deben separarse con un pincel o cepillo y reunirlas con loretenido en el tamiz. Se determina el peso de cada fracción en una balanza con una sensibilidad de 0.1 %. La suma de los

pesos de todas las fracciones y el peso, inicial de la muestra no debe diferir en más de 1%.

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE LA FRACCIÓN FINA

• El análisis granulométrico de la fracción que pasa el tamiz de 2.000 mm (N° 10) se hará por tamizado y/o sedimentación según las características de la muestra y según la información

requerida. • Los materiales arenosos que contengan muy poco limo y arcilla, cuyos terrones en estado seco

se desintegren con facilidad, se podrán tamizar en seco.

• Los materiales limo-arcillosos, cuyos terrones en estado seco no rompan con facilidad, se

procesarán por la vía húmeda.

• Si se requiere la curva granulométrica completa incluyendo la fracción de tamaño menor queel tamiz de 0,074 mm (N° 200), la gradación de ésta se determinará por sedimentación,

utilizando el hidrómetro para obtener los datos necesarios. Ver granulometría porsedimentación (método del hidrómetro)

• Se puede utilizar procedimientos simplificados para la determinación del contenido de

partículas menores de un cierto tamaño, según se requiera.

• La fracción de tamaño mayor que el tamiz de 0,074 mm (N° 200) se analizará por tamizado enseco, lavando la muestra previamente sobre el tamiz de 0,074 mm (N° 200)

Procedimiento para el análisis granulométrico por lavado sobre el tamiz de 0,074 mm (N° 200). • Se separan mediante cuarteo, 115 g para suelos arenosos y 65 g para suelos arcillosos y

limosos, pesándolos con exactitud de 0.1 g.

• Humedad higroscópica. Se pesa una porción de 10 a 15 g de los cuarteos anteriores y se secaen el horno a una temperatura de 110 ± 5 °C (230 ± 9 °F). Se pesan de nuevo y se anotan los pesos.

• Se coloca la muestra en un recipiente apropiado, cubriéndola con agua y se deja en remojo

hasta que todos los terrones se ablanden. • Se lava a continuación la muestra sobre el tamiz de 0,074 mm (N° 200) con abundante agua,



evitando frotarla contra el tamiz y teniendo mucho cuidado de que no se pierda ninguna partícula de las retenidas en él.

• Se recoge lo retenido en un recipiente, se seca en el horno a una temperatura de 110 ± 5 °C(230 ± 9 °F) y se pesa.

CÁLCULOS • Valores de análisis de tamizado para la porción retenida en el tamiz de 4,760 mm (N° 4).

• Se calcula el porcentaje que pasa el tamiz de 4,760 mm (N° 4) dividiendo el peso que pasadicho tamiz por el del suelo originalmente tomado y se multiplica el resultado por 100. Paraobtener el peso de la porción retenida en el mismo tamiz, réstese del peso original, el peso del pasante por el tamiz de 4,760 mm (N° 4).

• Para comprobar el material que pasa por el tamiz de 9,52 mm ( 3/8"), se agrega al peso totaldel suelo que pasa por el tamiz de 4,760 mm (Nº 4) el peso de la fracción que pasa el tamiz de 9,52 mm (3/8”) y que queda retenida en el de 4,760 mm (N° 4). Para los demás tamicescontinúese el cálculo de la misma manera.

• Para determinar el porcentaje total que pasa por cada tamiz, se divide el peso total que pasa

entre el peso total de la muestra y se multiplica el resultado por 100.

• Valores del análisis por tamizado para la porción que pasa el tamiz de 4,760 mm (N° 4).

• Se calcula el porcentaje de material que pasa por el tamiz de 0,074 mm (N° 200) de lasiguiente forma:

• Se calcula el porcentaje retenido sobre cada tamiz en la siguiente forma:

• Se calcula el porcentaje más fino. Restando en forma acumulativa de 100% los porcentajesretenidos sobre cada tamiz. % Pasa = 100 - % Retenido acumulado

OBSERVACIONES

• El informe deberá incluir lo siguiente:

• El tamaño máximo de las partículas contenidas en la muestra.

• Los porcentajes retenidos y los que pasan, para cada uno de los tamices utilizados. • Toda información que se juzgue de interés.

• Los resultados se presentarán: (1) en forma tabulada, o (2) en forma gráfica, siendo esta últimaforma la indicada cada vez que el análisis comprenda un ensayo completo de sedimentación.

• Las pequeñas diferencias resultantes en el empate de las curvas obtenidas por tamizado y porsedimento, respectivamente, se corregirán en forma gráfica.

• Los siguientes errores posibles producirán determinaciones imprecisas en un análisisgranulométrico por tamizado.

• Aglomeraciones de partículas que no han sido completamente disgregadas. Si el materialcontiene partículas finas plásticas, la muestra debe ser disgregada antes del tamizado.

• Tamices sobrecargados. Este es el error más común y más serio asociado con el análisis por

tamizado y tenderá a indicar que el material ensayado es más grueso de lo que en realidad es.Para evitar esto, las muestras muy grandes deben ser tamizadas en varias porciones y las porciones retenidas en cada tamiz se juntarán luego para realizar la pesada.

• Los tamices han sido agitados por un período demasiado corto o con movimientoshorizontales o rotacionales inadecuados. Los tamices deben agitarse de manera que las partículas sean expuestas a las aberturas del tamiz con varias orientaciones y así tengan mayoroportunidad de pasar a través de él.

• La malla de los tamices está rota o deformada; los tamices deben ser frecuentementeinspeccionados para asegurar que no tienen aberturas más grandes que la especificada.

• Pérdidas de material al sacar el retenido de cada tamiz.

• Errores en las pesadas y en los cálculos.



Técnico: ……………………….

ANALISIS MECANICO POR TAMIZADO

SOLICITADO POR: FECHA:

PROYECTO:

POZO N° : MUESTRA PROFUNDIDAD

Peso de Muestra grs. Peso de Muestra Secado al Aire

Peso de Muestra Secado al horno

Peso de la muestra lavada y secada al horno

W - Wo % Humedad

TAMIZ ABERTURA

(mm) Peso Retenido

(grs.) % Parcial Retenido

% ACUMULADO

Retenido Pasante

3" 75.000

2" 50.000

1 1/2" 37.500

1" 25.000

3/4" 19.000

1/2" 12.500

3/8" 9.500

1/4" 6.250 N°4 4.750

N°10 2.000

N°20 0.850

N°40 0.425

N°60 0.250

N°140 0.106

N°200 0.075

FONDO

Observaciones: …………………………………………………………………………………………………………………………

…………………..………………………………………………………………………………………………………………………



Página | 21



DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO DE LOS SUELOS


OBJETIVO

El límite líquido de un suelo es el contenido de humedad expresado en porcentaje del suelo secado en el

horno, cuando éste se halla en el límite entre el estado plástico y el estado líquido.

El valor calculado deberá aproximarse al centésimo.

APARATOS

•

Recipiente para Almacenaje. Una vasija de porcelana de 115 mm (4 ½”) de diámetro

aproximadamente.

• Espátula. De hoja flexible de unos 75 a 100 mm

(3" – 4”) de longitud y 20 mm (¾") de ancho

aproximadamente.

• Aparato del límite líquido (o de Casagrande).

• Acanalador.

• Calibrador. Ya sea incorporado al

ranurador o separado, de acuerdo con la

dimensión crítica "d" mostrada en la Figura 1, y puede ser, si fuere separada, una barra de metal

de 10.00 ± 0.2 mm (0.394” ± 0.008") de

espesor y de 50 mm (2") de largo,

aproximadamente.

• Recipientes o Pesa Filtros. De material resistente a

la corrosión, y cuya masa no cambie con repetidos

calentamientos y enfriamientos. Deben tener tapas

que cierren bien, sin costuras, para evitar las pérdidas

de humedad de las muestras antes de la pesada inicial

y para evitar la absorción de humedad de la atmósfera

tras el secado y antes de la pesada final.

• Balanza. Una balanza con sensibilidad de 0.1 gr.

• Estufa. Termostáticamente controlado y que puedaconservar temperaturas de 110 ± 5 °C (230 ± 9 °F) para secar la muestra.

DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO POR EL MÉTODO MULTIPUNTO

MUESTRA Tómese una muestra que pese 150 - 200 g de una porción de material completamente mezclado que pase

el tamiz N° 40.



AJUSTE DEL APARATO

• Deberá inspeccionarse el aparato de límite líquido para verificar que se halle en buenas

condiciones del trabajo. El pin que conecta la taza no debe estar tan gastado que tenga juegolateral, ni el tornillo que la conecta, hallarse tan gastado por el largo uso. Inspecciónese, además,

el acanalador para verificar que las dimensiones límites son las indicadas en las figuras.

• Se considera desgaste excesivo, cuando el diámetro del punto de contacto sobre la base de la taza

excede de 13 mm (0.5") o cuando cualquier punto sobre el borde de la misma se ha desgastado

aproximadamente en la mitad del espesor original. Aun cuando se aprecie una ligera ranura en el

centro de la taza, ésta no es objetable. Pero si la ranura se pronuncia antes de que aparezcan otros

signos de desgaste, debe considerarse que está excesivamente gastada y deberá reemplazarse.

• Por medio del calibrador del mango del ranurador y la platina de ajuste H (Figura 1), ajústese la

altura a la cual se levanta la taza, de tal manera que el punto que hace contacto con la base al caer

esté exactamente a 1 cm (0.394") sobre ésta. Asegúrese la platina de ajuste H, apretando los

tornillos con el calibrador, aún colocado, compruébese el ajuste girando la manija rápidamente

varias veces. Si el ajuste es correcto, un sonido de roce se oirá cuando la excéntrica golpea contrala taza, si se levanta del calibrador o no se oye ruido, hágase un nuevo ajuste.

Figura 1



PROCEDIMIENTO

• Colóquese la muestra de suelo en la vasija de porcelana y mézclese completamente con 15 a 20 ml

de agua destilada, agitándola, amasándola y tajándola con una espátula en forma alternada yrepetida. Realizar más adiciones de agua en incrementos de 1 a 3 ml. Mézclese completamente

cada incremento de agua con el suelo como se ha descrito previamente, antes de cualquier nueva

adición.

• Algunos suelos son lentos para absorber agua, por lo cual es posible que se adicionen los

incrementos de agua tan rápidamente que se obtenga un límite líquido falso. Esto puede evitarse

mezclando más y durante un mayor tiempo, (1 hora aproximadamente).

• Cuando haya sido mezclada suficiente agua completamente con el suelo y la consistencia

producida requiera de 30 a 35 golpes de la cazuela de bronce para que se ocasione el cierre,

colóquese una porción de la mezcla en la cazuela sobre el sitio en que ésta reposa en la base, y

comprímasela hacia abajo, extiéndase el suelo hasta obtener la posición mostrada en la Figura 3

(con tan pocas pasadas de la espátula como sea posible), teniendo cuidado de evitar la inclusión de

burbujas de aire dentro de la masa. Nivélese el suelo con la espátula y al mismo tiempoemparéjeselo hasta conseguir una profundidad de 1 cm en el punto de espesor máximo. Regrésese

el exceso de suelo a la Vasija de porcelana.

• Divídase el suelo en la taza de bronce por pasadas firmes del acanalador a lo largo del diámetro y

a través de la línea central de la masa del suelo de modo que se forme una ranura limpia y de

dimensiones apropiadas. Para evitar rasgaduras en los lados de la ranura o escurrimientos de la

pasta del suelo a la cazuela de bronce, se permite hacer hasta 6 pasadas de adelante hacia atrás o

de atrás hacia adelante, contando cada recorrido como una pasada; con cada pasada el acanalador

debe penetrar un poco más profundo hasta que la última pasada de atrás hacia adelante limpie el

fondo de la cazuela. Hágase una ranura con el menor número de pasadas posible.

Figura 2

• Elévese y golpéese la taza de bronce girando la manija F, a una velocidad de 1,9 a 2,1 golpespor segundo, hasta que las dos mitades de la pasta de suelo se pongan en contacto en el fondo de la

ranura, a lo largo de una distancia de cerca de 13 mm (0.5"). Anótese el número de golpes

requeridos para cerrar la ranura.

• En lugar de fluir sobre la superficie de la taza algunos suelos tienden a deslizarse. Cuando esto

ocurra, deberá a agregarse más agua a la muestra y mezclarse de nuevo, se hará la ranura con elacanalador y se repetirá el Punto anterior; si el suelo sigue deslizándose sobre la taza de bronce a

un número de golpes inferior a 25, no es aplicable este ensayo y deberá indicarse que el límite

líquido no se puede determinar.

• Sáquese una tajada de suelo aproximadamente del ancho de la espátula, tomándola de uno y otro

lado y en ángulo recto con la ranura e incluyendo la porción de ésta en la cual se hizo contacto, y

colóquese en un recipiente adecuado.

Pésese y anótese. Colóquese el suelo dentro del pesafiltro en el horno a 110 ± 5 °C (230 ± 9 °F) hasta obtener peso

constante y vuélvase a pesar tan pronto como se haya enfriado pero antes de que pueda haber absorbido humedad

higroscópica. Anótese este peso, así como la pérdida de peso debida al secamiento y el peso del agua .



• Transfiérase el suelo sobrante en la taza de bronce a la cápsula de porcelana. Lávese y séquese la

taza de bronce y el ranurador y ármese de nuevo el aparato del límite líquido para repetir el

ensayo.

• Repítase la operación anterior por lo menos en dos ensayos adicionales, con el suelo restante en

la vasija de porcelana, al que se le ha agregado agua suficiente para ponerlo en un estado de

mayor fluidez. El objeto de este procedimiento es obtener muestras de tal consistencia que al

menos una de las determinaciones del número de golpes requeridos para cerrar la ranura del suelo

se halle en cada uno de los siguientes intervalos: 25-35; 20-30; 15-25. De esta manera, el alcance

de las 3 determinaciones debe ser de 10 golpes.

CALCULOS Calcúlese el contenido de humedad del suelo, expresándolo como porcentaje del peso del suelo secado

en el horno como sigue:

Calcúlese el porcentaje de humedad, con aproximación a un entero.

Preparación de la curva de fluidez. Trácese una, "curva de fluidez" que represente la relación entre el

contenido de humedad y el correspondiente número de golpes de la taza de bronce, en un gráfico de papel

semilogarítmico. Con el contenido de humedad como ordenada sobre la escala aritmética, y el número de

golpes como Abscisa sobre la escala logarítmica. la curva de flujo es una línea recta promedia, que pasa

tan cerca como sea posible a través de los tres o más puntos dibujados.

Límite líquido. Tómese el contenido de humedad correspondiente a la intersección de la curva de flujo con

la ordenada de 25 golpes como límite líquido del suelo y aproxímese este valor a un número entero.

DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO POR EL MÉTODO DE UN PUNTO.

APARATOS Los mismos que se han descrito en el presente modo operativo.

PREPARACIÓN DEL ESPÉCIMEN DE ENSAYO Preparar el espécimen en la misma forma como se describió en las secciones antes descritas, excepto que

en el mezclado el contenido de humedad se ajuste a una consistencia que requiere de 20 a 30 golpes de la

copa de límite líquido para cerrar la ranura.

El ensayo se efectúa en la misma forma que para el método antes descrito (multipunto) con la diferencia

que el contenido de humedad de la muestra se debe tomar cuando el número de golpes requerido para

cerrar la ranura esté comprendido entre 20 y 30. Si se requiere menos de 20 o más de 30 golpes, se

ajustará el contenido de humedad del suelo y se repetirá el procedimiento.

Inmediatamente después de remover un espécimen para contenido de humedad como se describió

anteriormente, formar nuevamente el suelo en la copa, añadiendo una pequeña cantidad de suelo para

reponer la pérdida debida a la ranuración y las orientaciones de muestreo para contenido de humedad.

Repetir, y si el segundo cierre de la ranura requiere el mismo número de golpes o no más de dos golpes de

diferencia, tomar otro espécimen para contenido de humedad. De otro modo, mezclar de nuevo todo el

espécimen y repetir.

Nota : El excesivo secado o inadecuado puede causar variación en el número de golpes



CÁLCULOS Determinar el límite líquido para cada espécimen de acuerdo al número de golpes y contenido de

humedad, usando una de las siguientes ecuaciones:

[]

También se puede decir: LL = k*W°

N = Número de golpes que causan el cierre de la ranura para el contenido de humedad

W° = Contenido de humedad del suelo, para N golpes.

K = factor dado en la Tabla A 1.

El límite es el promedio de los valores de dos pruebas de límite líquido. Si la diferencia entre las dos pruebas es mayor de uno el ensayo debe repetido.

Tabla A - 1

N (Numero de golpes) K (Factor para límite líquido)

20 0,974 21 0,979 22 0,985 23 0,990 24 0,995 25 1,000 26 1,005 27 1,009 28 1,014 29 1,018 30 1,022



DETERMINACIÓN DEL LÍMITE PLASTICO E INDICE DE PLASTICIDAD


OBJETIVO

Es la determinación en el laboratorio del límite plástico de un suelo y el cálculo del índice de plasticidad (I.P.) si se conoce el límite líquido (L.L.) del mismo suelo. Se denomina límite plástico (L.P.) a la humedad más baja con la que pueden formarse barritas de suelo deunos 3,2 mm (1/8") de diámetro, rodando dicho suelo entre la palma de la mano y una superficie lisa(vidrio esmerilado), sin que dichas barritas se desmoronen.

APARATOS

• Espátula, de hoja flexible, de unos 75 a 100 mm (3" – 4”) de longitud por 20 mm (3/4") de ancho.

• Recipiente para Almacenaje, de 115 mm (4 ½”) de diámetro.

• Balanza, con aproximación a 0.1 g. • Horno o Estufa,

termostáticamente controladoregulable a 110 ± 5 °C (230 ± 9 °F).

• Tamiz, N° 40. • Agua destilada. •

Vidrios de reloj, o recipientes adecuados paradeterminación de humedades. • Superficie de rodadura. Comúnmente se utiliza un

vidrio grueso esmerilado.

PREPARACIÓN DE LA MUESTRA • Si se quiere determinar sólo el L.P., se toman aproximadamente 20 g de la muestra que pase por el

tamiz N° 40, preparado para el ensayo de límite líquido. Se amasa con agua destilada hasta que puedaformarse con facilidad una esfera con la masa de suelo. Se toma una porción de 1,5 gr a 2,0 gr de dicha esfera como muestra para el ensayo.

• El secado previo del material en horno o estufa, o al aire, puede cambiar (en general, disminuir), el

límite plástico de un suelo con material orgánico, pero este cambio puede ser poco importante.

• Si se requieren el límite liquido y el límite plástico, se toma una muestra de unos 15 g de la porción de suelo humedecida y amasada, preparada de acuerdo a la guía (determinación del límite

líquido de los suelos). La muestra debe tomarse en una etapa del proceso de amasado en que se puedaformar fácilmente con ella una esfera, sin que se pegue demasiado a los dedos al aplastarla. Si el ensayo se ejecuta después de realizar el del límite líquido y en dicho intervalo la muestra se hasecado, se añade más agua.

PROCEDIMIENTO • Se moldea la mitad de la muestra en forma de elipsoide y, a continuación, se rueda con los dedos de

la mano sobre una superficie lisa, con la presión estrictamente necesaria para formar cilindros.

• Si antes de llegar el cilindro a un diámetro de unos 3.2 mm (1/8") no se ha desmoronado, sevuelve a hacer una elipsoide y a repetir el proceso, cuantas veces sea necesario, hasta que se



desmorone aproximadamente con dicho diámetro. • El desmoronamiento puede manifestarse de modo distinto, en los diversos tipos de suelo:

•

En suelos muy plásticos, el cilindro queda dividido en trozos de unos 6 mm de longitud, mientrasque en suelos plásticos los trozos son más pequeños. • La porción así obtenida se coloca en vidrios de reloj o pesa-filtros tarados, se continúa el proceso

hasta reunir unos 6 g de suelo y se determina la humedad de acuerdo a la guía de Determinacióndel contenido de humedad.

• Se repite, con la otra mitad de la masa, el proceso indicado.

CÁLCULOS Calcular el promedio de dos contenidos de humedad. Repetir el ensayo si la diferencia entre los doscontenidos de humedad es mayor que el rango aceptable para los dos resultados listados en la tabla 1 para la precisión de un operador.

Tabla 1.- Tabla de estimados de precisión.

Índice de precisión y tipo de ensayo Desviación Estándar Rango Aceptable de dos resultados Precisión de un operador simple

Límite Plástico Precisión Multi laboratorio

Límite Plástico

0,9

3.7

2,6

10.6

El límite plástico es el promedio de las humedades de ambas determinaciones. Se expresa como porcentaje de humedad, con aproximación a un entero y se calcula así:

CÁLCULO DEL ÍNDICE DE PLASTICIDAD Se puede definir el índice de plasticidad de un suelo como la diferencia entre su límite líquido y su límite plástico.

L.P.= L.L. – L.P.

Donde: L.L. = Límite Líquido P.L. = Límite Plástico

L.L. y L.P., son números enteros

• Cuando el límite líquido o el límite plástico no puedan determinarse, el índice de plasticidad seinformará con la abreviatura NP (no plástico).

• Así mismo, cuando el límite plástico resulte igual o mayor que el límite líquido, el índice de plasticidad se informará como NP (no plástico).



CALICATA : MUESTRA : PROF. (m) :CANTERA : PROGRESIVA :

PRUEBA N° 1 2 3 1 2 RECIPIENTE N° NÚMERO DE GOLPES

1 PESO DEL RECIPIENTE (g)2 PESO DEL RECIPIENTE + SUELO HÚMEDO (g)3 PESO DEL RECIPIENTE + SUELO SECO (g)4 PESO DEL AGUA (g) (2) - (3)5 PESO DEL SUELO SECO (g) (3) - (1)6 CONTENIDO DE HUMEDAD (%) (4) / (5) * 100

LÍMITE LÍQUIDO : LÍMITE PLÁSTICO : HECHO POR: ÍNDICE PLÁSTICO : REVISADO POR:

LIMITE PL STICO

LÍMITES DE CONSISTENCIA ASTM D4318

L MITE L QUIDO

10 100

C O N T E N I D O

D E H U M E D A D

( % )

NUMERO DE GOLPES

GRAFICO DE FLUIDEZ

15 20 25 30 35 40 50 60 70 80 90



COMPACTACION DE SUELOS EN LABORATORIO UTILIZANDO UNA ENERGIASTANDARD (PROCTOR STANDARD)

Referencia: ASTM D698 - 09, MTC E 116-2000

OBJETIVO

Este ensayo abarca los procedimientos de compactación usados en Laboratorio, para determinar larelación entre el Contenido de Agua y Peso Unitario Seco de los suelos (curva de compactación)compactados en un molde de 4 ó 6 pulgadas (101,6 ó 152,4 mm) de diámetro con un pisón de 5,5 lbf(24,4 N) que cae de una altura de 12 pulgadas (305 mm), produciendo un Energía de compactación de 12 400 lb-pie/pie3 (600 kN-m/m3). Este ensayo se aplica sólo para suelos que tienen 30% ó menos en peso de sus partículas retenidas enel tamiz de 3/4” pulg (19.0 mm).

Nota 1: Para relaciones entre Pesos Unitarios y contenido de humedad de suelos con 30% ó menos en peso de

material retenido en la malla 3/4" (19.0 mm) a Pesos Unitarios y contenido de humedad de la fracción pasantela malla de 3/4"(19.0 mm), ver ensayo ASTM D 4718 ( “Mét odo de ensayo para corrección del Peso Unitario y

Contenido de Agua en suelos que contienen partículas sobredimensionada s” ).

Se proporciona 3 métodos alternativos. El método usado debe ser indicado en las especificaciones delmaterial a ser ensayado. Si el método no está especificado, la elección se basará en la gradación del material.

APARATOS • Molde de 4 pulgadas. • Molde de 6 pulgadas • Pisón ó Martillo.- caída libre de 12 ± 0,05 pulg (304.8 ±

1,3 mm) de la superficie de espécimen. La masa del pisón será 5,5 ± 0,02 lb-m (2,5 ± 0,01 kg

• Nota 3: Es práctica común y aceptable en el Sistemade libras-pulgadas asumir que la masa del pisón esigual a su masa determinada utilizado sea una balanza en kilogramos o libras, y una libra-fuerza esigual a 1 libra-masa ó 0,4536 kg ó 1N es igual a 0,2248libras-masa ó 0,1020 kg.

• Extractor de Muestras (opcional).- Puede seruna gata, estructura u otro mecanismoadaptado con el propósito de extraer losespecímenes compactados del molde.

• Balanza con precisión de 0.1g. • Horno de Secado.- Con control termostático

preferiblemente del tipo de ventilaciónforzada, capaz de mantener una temperatura uniforme de 230 ± 9 ºF (110 ± 5 ºC) a travésde la cámara de secado.

• Regla.- Una regla metálica, rígida de una longitud conveniente pero no menor que 10 pulgadas (254 mm). La longitud total de la regla recta debe ajustarse directamente a una tolerancia de ±0,005 pulg (±0,1 mm). El borde de arrastre debe ser biselado si es más grueso que 1/8 pulg (3mm). Tamices ó Mallas.- De ¾ pulg (19,0 mm), 3/8 pulg (9,5 mm) y Nº 4 (4,75mm).



• Herramientas de Mezcla.- Diversas herramientas tales como cucharas, mezclador, paleta,espátula, botella de spray, etc. ó un aparato mecánico apropiado para la mezcla completo demuestra de suelo con incrementos de agua.

• El collar de extensión debe de alinearse con el interior del molde, la parte inferior del plato base y del área central ahuecada que acepta el molde cilíndrico debe ser plana

METODO "A" • Molde.- 4 pulg. de diámetro (101,6mm) • Material.- Se emplea el que pasa por el tamiz Nº 4 (4,75 mm). • Capas.- Tres 1.3.1.4.Golpes por capa.- 25 1.3.1.5.Uso.- Cuando el 25% ó menos del peso del

material es retenido en el tamiz Nº 4 (4,75 mm). • Otros Usos.- Si el método no es especificado; los materiales que cumplen éstos requerimientos

de gradación pueden ser ensayados usando Método B ó C.

METODO "B" • Molde.- 4 pulg. (101,6 mm) de diámetro. •

Materiales.- Se emplea el que pasa por el tamiz de 3/8 pulg (9,5 mm). • Capas.- Tres • Golpes por capa.- 25 • Usos.- Cuando más del 25% del peso del material es retenido en el tamiz Nº 4 (4,75mm) y

25% ó menos de peso del material es retenido en el tamiz 3/8 pulg (9,5 mm). • Otros Usos: Si el método no es especificado, y los materiales entran en los requerimientos de

gradación pueden ser ensayados usando Método C.

METODO "C" • Molde.- 6 pulg. (152,4mm) de diámetro. • Materiales.- Se emplea el que pasa por el tamiz ¾ pulg (19,0 mm). • Capas.- Tres • Golpes por Capa.- 56 • Uso.- Cuando más del 25% en peso del material se retiene en el tamiz 3/8 pulg (9,53 mm) y

menos de 30% en peso es retenido en el tamiz ¾ pulg (19,0 mm). • El molde de 6 pulgadas (152,4 mm) de diámetro no será usado con los métodos A ó B. • Nota 2: Los resultados tienden a variar ligeramente cuando el material es ensayado con

el mismo esfuerzo de compactación en moldes de diferentes tamaños. • Si el espécimen de prueba contiene más de 5% en peso de fracción extra

dimensionada (fracción gruesa) y el material no será incluido en la prueba se deben hacercorrecciones al Peso Unitario y contenido de agua del espécimen de ensayo ó la densidadde campo usando el método de ensayo ASTM D-4718.

• Este método de prueba generalmente producirá un Peso Unitario Seco máximo bien definido

para suelos que no drenan libremente. Si el método es usado para suelos que drenanlibremente el máximo Peso Unitario Seco no estará bien definida y puede ser menor que laobtenida usando el Método se Prueba ASTM D-4253 (Maximum Index Density and UnitWeight of Soil Using a Vibratory Table).

• Los valores de las unidades en pulgadas-libras son reconocidos como estándar. Los valoresdados en unidades del S.I. son proporcionados sólo como información.

• En la profesión de Ingeniería es práctica común, usar indistintamente unidades querepresentan Masa y Fuerza, a menos que se realicen cálculos dinámicos (F= m x a). Estoimplícitamente combina dos sistemas de diferentes Unidades, que son el Sistema Absoluto yel Sistema Gravimétrico. Científicamente, no se desea combinar el uso de dos sistemasdiferentes en uno estándar. Este método de prueba se ha hecho usando unidades libra-pulgada(Sistema Gravimétrico) donde la libra (lbf) representa a la Unidad de Fuerza. El uso de libra-masa (lbm) es por conveniencia de unidades y no intentar establecer que su uso escientíficamente correcto. Las conversiones son dadas en el Sistema Internacional (SI) de



acuerdo al ensayo ASTM E-380 (“Practica para el uso de Unidades del Sistema InternacionalSI”). El uso de balanzas que registran libra-masa (lbm) ó registran la densidad en lbm/pie3 nose debe considerar como si no concordase con esta norma.

• Esta norma no hace referencia a todos los riesgos relacionadas con este uso, si los hubiera. Esresponsabilidad del usuario establecer la seguridad apropiada y prácticas o pruebas confiables

y así determinar la aplicabilidad de limitaciones regulatorias antes de su uso.

DEFINICIONES Un suelo con un contenido de Humedad determinado es colocado en 3 capas dentro de un molde deciertas dimensiones, cada una de las capas es compactada en 25 ó 56 golpes con un pisón de 5,5 lbf (24,4 N) desde una altura de caída de 12 pulgadas (305 mm), sometiendo al suelo a un esfuerzo decompactación total de aproximadamente de 12 400 pie-lbf/pie3 (600 kN-m/m3). Se determina el PesoUnitario Seco resultante. El procedimiento se repite con un número suficiente de contenidos de agua para establecer una relación entre el Peso Unitario Seco y el contenido de agua del suelo. Estos datos, cuando son ploteados, representan una relación curvilineal conocida como curva de Compactación. Los valores de Optimo Contenido de Agua y Máximo Peso Unitario Seco Modificado sondeterminados de la Curva de Compactación.

IMPORTANCIA Y USO El suelo utilizado como relleno en Ingeniería (terraplenes, rellenos de cimentación, bases paracaminos) se compacta a un estado denso para obtener propiedades satisfactorias de Ingeniería tales como: resistencia al esfuerzo de corte, compresibilidad ó permeabilidad. También los suelos decimentaciones son a menudo compactados para mejorar sus propiedades de Ingeniería. Los ensayos deCompactación en Laboratorio proporcionan las bases para determinar el porcentaje de compactación ycontenido de agua que se necesitan para obtener las propiedades de Ingeniería requeridas, y para el control de la construcción para asegurar la obtención de la compactación requerida y los contenidos de agua.

Durante el diseño de los relleno de Ingeniería, se utilizan los ensayos de corte consolidación permeabilidad u otros ensayos que requieren la preparación de especímenes de ensayo compactado aalgún contenido de agua para algún Peso Unitario. Es práctica común, primero determinar el optimo

contenido de humedad (wo) y el Peso Unitario Seco (γmáx) mediante un ensayo de compactación. Losespecímenes de compactación a un contenido de agua seleccionado (w), sea del lado húmedo o secodel óptimo (wo) ó al óptimo (wo) y a un Peso Unitario seco seleccionado relativo a un porcentaje del Peso Unitario Seco máximo (γmáx). La selección del contenido de agua (w), sea del lado húmedo oseco del óptimo (wo) ó al óptimo (wo), y el Peso Unitario Seco (γmáx) se debe basar en experiencias pasadas, o se deberá investigar una serie de valores para determinar el porcentaje necesario decompactación.

MUESTRAS La muestra requerida para el Método A y B es aproximadamente 35 lbm (16 kg) y para el Método C esaproximadamente 65 lbm (29 kg) de suelo seco. Debido a esto, la muestra de campo debe tener unamuestra húmeda de al menos 50 lbm (23 kg) y 100 lbm (45 kg) respectivamente. Determinar el porcentaje de material retenido en la malla Nº 4 (4,75 mm), 3/8pulg (9,5 mm) ó 3/4pulg (190 mm) para escoger el Método A, B ó C. Realizar esta determinación separando una porciónrepresentativa de la muestra total y establecer los porcentajes que pasan las mallas de interés medianteel Método de Análisis por tamizado de Agregado Grueso y Fino. Sólo es necesario para calcular los porcentajes para un tamiz ó tamices de las cuales la información esdeseada.



PREPARACIÓN DE APARATOS Seleccionar el molde de compactación apropiado de acuerdo con el Método (A, B ó C) a ser usado.Determinar y anotar su masa con aproximación al gramo. Ensamblar el molde, base y collar deextensión. Chequear el alineamiento de la pared interior del molde y collar de extensión del molde.Ajustar si es necesario.

Chequear que el ensamblado del pisón este en buenas condiciones de trabajo y que sus partes no esténflojas ó gastado. Realizar cualquier ajuste ó reparación necesaria. Si los ajustes ó reparaciones son hechos, el martillo deberá volver a ser calibrado.

PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO

SUELOS: No vuelva a usar el suelo que ha sido compactado previamente en Laboratorio.Utilice el método de preparación húmedo

• Método de Preparación Húmeda (Preferido).- Sin secado previo de la muestra, pásela através del tamiz Nº 4 (4,75 mm), 3/8 pulg (9,5 mm) ó ¾ pulg (19,0 mm), dependiendo delMétodo a ser usado (A, B ó C). Determine el contenido de agua del suelo procesado.

• Prepare mínimo cuatro (preferiblemente cinco) especímenes con contenidos de agua de modoque éstos tengan un contenido de agua lo más cercano al óptimo estimado. Un espécimen quetiene un contenido de humedad cercano al óptimo deberá ser preparado primero, por adicionesde agua y mezcla (ver Nota 6). Seleccionar los contenidos de agua para el resto de losespecímenes de tal forma que resulten por lo menos dos especímenes húmedos y dos secos deacuerdo al contenido óptimo de agua, que varíen alrededor del 2%. Como mínimo sonnecesarios dos contenidos de agua en el lado seco y húmedo del óptimo para definirexactamente la curva de compactación. Algunos suelos con muy alto óptimo contenido deagua ó una curva de compactación relativamente plana requieren grandes incrementos decontenido de agua para obtener una bien definida para obtener un peso Unitario Seco Máximo

bien definido. Los incrementos de contenido de agua no deberán exceder de 4%.Nota 4 : Con la práctica es posible juzgar visualmente un punto cercano al óptimo contenido de agua.

Generalmente, el suelo en un óptimo contenido de agua puede ser comprimido y quedar así cuando la presión

manual cesa, pero se quebrará en dos secciones cuando es doblada. En contenidos de agua del lado seco del óptimo, los suelos tienden a desintegrarse; del lado húmedo del óptimo, se mantienen unidos en una masacohesiva pegajosa. El óptimo contenido de humedad frecuentemente es ligeramente menor que el límite plástico.

Usar aproximadamente 5 lbm (2,3 kg) del suelo tamizado en cada espécimen que se compactaempleando el Métodos A ó B; ó 13 lbm (5,9 kg) cuando se emplee el Método C. Para obtener loscontenidos de agua del espécimen, añada o remueva las cantidades requeridas de agua de la siguiente manera: Añada poco a poco el agua al suelo durante la mezcla; para sacar el agua, deje que el suelo seseque en el aire a una temperatura de ambiente o en un aparato de secado de modo que la temperaturade la muestra no exceda de 140 ºF (60 ºC). Mezclar el suelo continuamente durante el proceso desecado para mantener la distribución del agua en todas partes y luego colóquelo aparte en uncontenedor con tapa y ubíquelo de acuerdo con la Tabla Nº1 antes de la compactación.

Método de Preparación Seca.- Si la muestra está demasiado húmeda, reducir el contenido de agua por secado al aire hasta que el material sea friable. El secado puede ser al aire o por el uso de unaparato de secado tal que la temperatura de la muestra no exceda de 140 ºF (60 ºC). Disgregar porcompleto los grumos de tal forma de evitar moler las partículas individuales. Pasar el material por eltamiz apropiado: Nº 4 (4,75 mm), 3/8 pulg (9,5 mm) ó ¾ pulg (19,0 mm). Durante la preparación delmaterial granular que pasa la malla 3/4pulg para la compactación en el molde de 6 pulgadas, disgregar o separar los agregados lo suficientemente para que pasen el tamiz 3/8 pulg de manera de facilitar la

distribución de agua a través del suelo en el mezclado posterior.Preparar mínimo cuatro (preferiblemente cinco) especímenes.



• Usar aproximadamente 5 lbm (2,3 kg) del suelo tamizado para cada espécimen a sercompactado cuando se emplee el Método A , B ó 13 libras (5,9 kg) cuando se emplee elMétodo C. Añadir las cantidades requeridas de agua para que los contenidos de agua de losespecímenes tengan los valores descritos anteriormente. Seguir la preparación del espécimen por el procedimiento especificado.

• Compactación.- Después del curado si se requiere, cada espécimen se compactará de lasiguiente manera:

• Determinar y anotar la masa del molde ó molde y el plato de base. • Ensamble y asegure el molde y el collar al plato base. El molde se apoyará sobre un cimiento

uniforme y rígido, como la proporcionada por un cilindro o cubo de concreto con una masa nomenor de 200 lbm (91 kg). Asegurar el plato base a un cimiento rígido. El método de enlace óunión al cimiento rígido debe permitir un desmolde fácil del molde ensamblado, el collar y el plato base después que se concluya la compactación.

• Compactar el espécimen en tres capas. Después de la compactación, cada capa deberá teneraproximadamente el mismo espesor. Antes de la compactación, colocar el suelo suelto dentrodel molde y extenderlo en una capa de espesor uniforme. Suavemente apisonar el suelo antesde la compactación hasta que este no esté en estado suelto o esponjoso, usando el pisónmanual de compactación o un cilindro de 2 pulg (5 mm) de diámetro. Posteriormente a lacompactación de cada uno de las dos primeras capas, cualquier suelo adyacente a las paredesdel molde que no han sido compactados o extendido cerca de la superficie compactada serárecortada. El suelo recortado puede ser incluido con el suelo adicional para la próxima capa.Un cuchillo u otro aparato disponible pueden ser usado. La cantidad total de suelo usadoserá tal que la quinta capa compactada se extenderá ligeramente dentro del collar, pero noexcederá ¼ pulg (6 mm) de la parte superior del molde. Si la tercera capa se extiende en másde ¼ pulg (6 mm) de la parte superior del molde, el espécimen será descartado. El espécimenserá descartado cuando el último golpe del pisón para la tercera capa resulta por debajo de la parte superior del molde de compactación.

• Compactar cada capa con 25 golpes para el molde de 4 pulgadas (101,6 mm) ó 56 golpes para

el molde de 6 pulgadas (152,4 mm).

Nota 5: Cuando los especímenes de compactación se humedecen más que el contenido de agua óptimo, pueden

producirse superficies compactadas irregulares y se requerirá del juicio del operador para la altura promedio

del espécimen.

Al operar el pisón manual, se debe tener cuidado de evitar la elevación de la guía mientras el pisónsube. Aplicar los golpes en una relación uniforme de aproximadamente 25 golpes/minuto y detal manera que proporcione una cobertura completa y uniforme de la superficie del espécimen.

• Después de la compactación de la última capa, remover el collar y plato base del molde. Elcuchillo debe usarse para ajustar o arreglar el suelo adyacente al collar, soltando el suelo del

collar y removiendo sin permitir el desgarro del suelo bajo la parte superior del molde. • Cuidadosamente enrasar el espécimen compactado, por medio de una regla recta a través de la

parte superior e inferior del molde para formar una superficie plana en la parte superior einferior del molde. Un corte inicial en el espécimen en la parte superior del molde con uncuchillo puede prevenir la caída del suelo por debajo de la parte superior del molde. Rellenarcualquier hoyo de la superficie, con suelo no usado o despejado del espécimen, presionar conlos dedos y vuelva a raspar con la regla recta a través de la parte superior e inferior del molde.Repetir las operaciones mencionadas en la parte inferior del espécimen cuando se halladeterminado el volumen del molde sin el plato base. Para suelos muy húmedos o muy secos,se perderá suelo o agua si el plato se remueve. Para estas situaciones, dejar el plato base fijo almolde. Cuando se deja unido el plato base.

• Determine y registre la masa del espécimen y molde con aproximación al gramo. Cuando se

deja unido el plato base al molde, determine y anote la masa del espécimen, molde y plato de base con aproximación al gramo.



• Remueva el material del molde. Obtener un espécimen para determinar el contenido de aguautilizando todo el espécimen (se refiere este método) o una porción representativa. Cuando seutiliza todo el espécimen, quiébrelo para facilitar el secado. De otra manera se puede obteneruna porción cortando axialmente por el centro del espécimen compactado y removiendo 500grdel material de los lados cortados. Obtener el contenido de humedad.

• Después de la compactación del último espécimen, comparar los pesos unitarios húmedos paraasegurar que el patrón deseado de obtención de datos en cada lado del óptimo contenido dehumedad sea alcanzado en la curva de compactación para cada Peso Unitario Seco y Plotear elPeso Unitario Húmedo y contenido de agua de cada espécimen compactado puede ser unaayuda para realizar esta evaluación. Si el patrón deseado no es obtenido, serán necesarioscompactar especímenes adicionales. Generalmente, un valor de contenido de agua mayor queel contenido de agua definido por el máximo Peso Unitario Húmedo es suficiente paraasegurar los datos del lado más húmedo que el óptimo contenido de agua para el máximo PesoUnitario seco.

CALCULOS Calcule el Peso Unitario Seco y Contenido de Agua para cada espécimen compactado Plotee losvalores y dibuje la curva de compactación como una curva suave a través de los puntos (ver ejemplo,Fig.3). Plotee el Peso Unitario Seco con aproximación 0,01 gr/cm3 y contenido de agua aproximado a0,1%. En base a la curva de compactación, determine el Óptimo Contenido de Agua y el Peso UnitarioSeco Máximo. Si más de 5% en peso del material sobredimensionado (tamaño mayor) fue removidode la muestra, calcular el máximo Peso Especifico y óptimo contenido de Humedad corregido delmaterial total usando la Norma ASTM D 4718 (“Método de ensayo para la corrección del PesoUnitario y Contenido de Agua en suelos que contienen partículas sobredimensionadas”). Estacorrección debe realizarse en el espécimen de ensayo de densidad de campo, más que al espécimen deensayo de laboratorio. Plotear la curva de saturación al 100%.

Nota 6 : La curva de saturación al 100% es una ayuda en el bosquejo de la curva de compactación. Para suelos

que contienen más de 10% de finos a contenidos de agua que superan el óptimo, las dos curvas generalmente

llegan a ser aproximadamente paralelas con el lado húmedo de la curva de compactación entre 92% á 95% de saturación. Teóricamente, la curva de compactación no puede trazarse a la derecha de la curva de 100% de saturación. Si esto ocurre, hay un error en la gravedad específica, en las mediciones, en los cálculos, en

procedimientos de ensayo o en el ploteo. Nota 7 : La curva de 100% de saturación se denomina algunas veces como curva de relación de vacíos cero o la

curva de saturación completa.

Contenido de Agua, w. Peso Unitario Seco.- Calcular la densidad húmeda (Ec 1) y la densidad seca (Ec 2) como sigue:

Donde:

γh =( M t − M md )

V …………….. (1)

γh = Densidad Húmeda del espécimen compactado (gr/cm3)

Mt = Masa del espécimen húmedo y molde (gr) Mmd = Masa del molde de compactación (gr) V = Volumen del molde de compactación (cm3)

γd =

γh ………………… .(2)

Donde:

1 +W

100

γd = Densidad seca del espécimen compactado (gr/cm3)

w = contenido de agua (%)



En el cálculo de los puntos para el ploteo de la curva de 100% de saturación o curva de relación de vacíos cero del peso unitario seco, seleccione los valores correspondientes de contenido de agua a lacondición de 100% de saturación como sigue:

Donde:

Dsat = Densidad de saturación completa (gr/cm3) w = Contenido de humedad (%)

Gs = Gravedad específica del suelo.

Nota 8 .-La gravedad específica puede ser calculada para los especímenes de prueba en base de datos de ensayos de otras muestras de la misma clasificación de suelo y origen. De otro modo sería necesario el ensayo

de Gravedad específica

TERMINOLOGIA Definiciones.- Ver Terminología ASTM D-653 para definiciones

generales. Descripción de Términos Específicos a esta Norma: Esfuerzo Estándar.- Es el término aplicado para el esfuerzo de compactación de 12 400 lb-

pie/pie3 (600 kN-m/m3 aplicado por el equipo y procedimientos de este ensayo). Peso Unitario Seco Máximo Estándar, máx (lbf/pie3 ó kN/m3), el máximo valor definido por la

curva de compactación del ensayo usando el esfuerzo estándar. Optimo Contenido de Humedad Estándar, wo(%).- Es el contenido de agua al cual el suelo

puede ser compactado al máximo Peso Unitario Seco usando el esfuerzo de Compactación

Estándar. Fracción de tamaño mayor (Fracción Gruesa), Pc(%).- Es la porción de la muestra total que no se

utiliza en la ejecución del ensayo de compactación; esta puede ser la parte de la muestra totalretenida en la malla Nº 4 (3,74 mm), 3/8pulg (9,5 mm) ó 3/4pulg (19,0 mm).

Fracción Ensayada ó de Prueba (Fracción Fina), PF (%).- La parte de la muestra total usada en laejecución de la prueba de compactación; esta puede ser la fracción pasante la malla Nº4 (4,75mm) en el Método A, menor a la malla 3/8pulg (9,5 mm) en el Método B, ó menor que la malla3/4pulg (19,0 mm) en el Método C.



COMPACTACION DE SUELOS EN LABORATORIO UTILIZANDO UNA ENERGIAMODIFICADA (56 000 pie-lb/pie3 [2 700 kN-m/m3]) (PROCTOR MODIFICADO)

Referencia: ASTM D -1557 - 2009

OBJETIVO

• Este ensayo abarca los procedimientos de compactación usados en Laboratorio, paradeterminar la relación entre el Contenido de Agua y Peso Unitario Seco de los suelos (curvade compactación) compactados en un molde de 4 ó 6 pulgadas (101,6 ó 152,4 mm) dediámetro con un pisón de 10 lbf (44,5 N) que cae de una altura de 18 pulgadas (457 mm), produciendo una Energía de Compactación de 56 000 lb-pie/pie3 (2 700 kN-m/m3).

Nota 1 : Los suelos y mezclas de suelos-agregados son considerados como suelos finos o de grano grueso o

compuestos o mezclas de suelos naturales procesados o agregados tales como grava, limo o piedra partida. Nota 2 : El equipo y procedimiento son los mismos que los propuestos por el Cuerpo de Ingenieros de Estados

Unidos en 1945. La prueba de Esfuerzo Modificado es a veces referida como Prueba de Compactación de Proctor Modificado. • Este ensayo se aplica sólo para suelos que tienen 30% ó menos en peso de sus partículas

retenidas en el tamiz de 3/4” pulg (19,0 mm). Nota 3 : Para relaciones entre Peso Unitario y Contenido de Humedad de suelos con 30% ó menos en peso de

material retenido en la malla 3/4" (19,0 mm) a Pesos Unitarios y contenido de humedad de la fracción pasante la malla de 3/4"(19,0 mm), ver ensayo ASTM D 4718 ( “Mét odo de ensayo para corrección del Peso Unitario y Contenido de Agua en suelos que contienen partículas sobredimensionada s” ).

• Se proporciona 3 métodos alternativos. El método usado debe ser indicado en lasespecificaciones del material a ser ensayado. Si el método no está especificado, la elección se basará en la gradación del material.

APARATOS • Ensamblaje del Molde.- Los moldes deben de sercilíndricos hechos de materiales rígidos y concapacidad que se indican en Figuras 1 y 2. Las paredesdel molde deberán ser sólidas, partidas o ahusadas. Eltipo “ partido” deberá tener dos medias seccionescirculares, o una sección de tubo dividido a lo largo deun elemento que se pueda cerrar en forma seguraformando un cilindro que reúna los requisitos de estasección.

• El collar de extensión debe de alinearse con elinterior del molde, la parte inferior del plato base y

del área central ahuecada que acepta el moldecilíndrico debe ser plana.

• Molde de 4 pulgadas.- Un molde quetenga en promedio 4,000 ± 0,016 pulg(101,6 ± 0,4 mm) de diámetro interior,una altura de 4,584 ± 0,018 pulg (116,4 ± 0,5 mm) y un volumen de 0,0333 ± 0,0005 pie3 (944 ± 14 cm3). Un moldecon las características mínimas requeridases mostrado en la Fig. 1.



• Molde de 6 pulgadas.- Un molde que tenga en promedio 6,000 ± 0,026 pulg (152,4 ± 0,7 mm) de diámetro interior, una altura de: 4,584 ± 0,018 pulg (116,4 ± 0,5mm) y un volumen de 0,075 ± 0,0009 pie3 (2 124 ± 25 cm3). Un molde con las características mínimas requeridas esmostrando en Fig.2.

• Pisón ó Martillo.- Un pisón operado manualmente ó mecánicamente. El pisón debe caer

libremente a una distancia de 18 ± 0,05 pulg (457,2 ± 1,6 mm) de la superficie de espécimen. • Nota 5: Es práctica común y aceptable en el Sistema de libras-pulgadas asumir que la masa

del pisón es igual a su masa determinada utilizado sea una balanza en kilogramos ó libras, yuna libra-fuerza es igual a 1 libra-masa ó 0,4536 kg ó 1N es igual a 0,2248 libras-masa ó 0,1020 kg.

• Extractor de Muestras (opcional).- Puede ser una gata, estructura u otro mecanismo adaptadocon el propósito de extraer los especímenes compactados del molde.

• Balanza.- Una balanza de aproximación de 1 gramo. • Horno de Secado.- Con control termostático preferiblemente del tipo de ventilación forzada,

capaz de mantener una temperatura uniforme de 230 ± 9 ºF (110 ± 5 ºC) a través de la cámarade secado.

•

Regla.- Una regla metálica, rígida de una longitud conveniente pero no menor que 10 pulgadas (254 mm). La longitud total de la regla recta debe ajustarse directamente a una tolerancia de ±0,005 pulg (±0,1 mm). El borde de arrastre debe ser biselado si es más grueso que 1/8 pulg (3mm).

• Tamices ó Mallas.- De ¾ pulg (19,0 mm), 3/8 pulg (9,5 mm) y Nº 4 (4,75mm), conforme a losrequisitos de la especificaciones ASTM E11 (“Es pecificación para mallas metálicas con finesde ensayo”).

• Herramientas de Mezcla.- Diversas herramientas tales como cucharas, mezclador, paleta,espátula, botella de espray, etc. ó un aparato mecánico apropiado para la mezcla completo demuestra de suelo con incrementos de agua.

METODO "A" • Molde.- 4 pulg. de diámetro (101,6mm) • Material.- Se emplea el que pasa por el tamiz Nº 4 (4,75 mm). • Capas.- 5 • Golpes por capa.- 25 • Uso.- Cuando el 25% ó menos del peso del material es retenido en el tamiz Nº 4 (4,75 mm). • Otros Usos.- Si el método no es especificado; los materiales que cumplen éstos requerimientos

de gradación pueden ser ensayados usando Método B ó C.

METODO "B" • Molde.- 4 pulg. (101,6 mm) de diámetro. • Materiales.- Se emplea el que pasa por el tamiz de 3/8 pulg (9,5 mm). •

Capas.- 5 • Golpes por capa.- 25 • Usos.- Cuando más del 25% del peso del material es retenido en el tamiz Nº 4 (4,75mm) y

25% ó menos de peso del material es retenido en el tamiz 3/8 pulg (9,5 mm). • Otros Usos: Si el método no es especificado, y los materiales entran en los requerimientos de

gradación pueden ser ensayados usando Método C.

METODO "C" • Molde.- 6 pulg. (152,4mm) de diámetro. • Materiales.- Se emplea el que pasa por el tamiz ¾ pulg (19,0 mm). • Capas.- 5 •

Golpes por Capa.- 56 • Usos.- Cuando más del 25% en peso del material se retiene en el tamiz 3/8 pulg (9,53 mm) y



menos de 30% en peso es retenido en el tamiz ¾ pulg (19,0 mm). • El molde de 6 pulgadas (152,4 mm) de diámetro no será usado con los métodos A ó B.

Nota 4: Los resultados tienden a variar ligeramente cuando el material es ensayado con el mismo esfuerzo de

compactación en moldes de diferentes tamaños.

• Si el espécimen de prueba contiene más de 5% en peso de fracción extradimensionada (fracción gruesa) y el material no será incluido en la prueba se deben hacercorrecciones al Peso Unitario y Contenido de Agua del espécimen de ensayo ó la densidad decampo usando el método de ensayo ASTM D-4718.

• Este método de prueba generalmente producirá un Peso Unitario Seco Máximo bien definido para suelos que no drenan libremente. Si el método es usado para suelos que drenanlibremente el máximo Peso Unitario Seco no estará bien definida y puede ser menor que laobtenida usando el Método se Prueba ASTM D-4253 (Maximum Index Density and UnitWeight of Soil Using a Vibratory Table).

DEFINICIONES

Un suelo con un contenido de Humedad determinado es colocado en 5 capas dentro de un molde deciertas dimensiones, cada una de las capas es compactada en 25 ó 56 golpes con un pisón de 10 lbf(44.5 N) desde una altura de caída de 18 pulgadas (457 mm), sometiendo al suelo a un esfuerzo decompactación total de aproximadamente de 56 000 pie-lbf/pie3 (2 700 kN-m/m3). Se determina elPeso Unitario Seco resultante. El procedimiento se repite con un número suficiente de contenidos de agua para establecer una relación entre el Peso Unitario Seco y el Contenido de Agua del Suelo. Estos datos, cuando son ploteados, representan una relación curvilineal conocida como curva deCompactación. Los valores de Optimo Contenido de Agua y Máximo Peso Unitario Seco Modificadoson determinados de la Curva de Compactación.

IMPORTANCIA Y USO

El suelo utilizado como relleno en Ingeniería (terraplenes, rellenos de cimentación, bases paracaminos) se compacta a un estado denso para obtener propiedades satisfactorias de Ingeniería talescomo: resistencia al esfuerzo de corte, compresibilidad ó permeabilidad. También los suelos decimentaciones son a menudo compactados para mejorar sus propiedades de Ingeniería. Los ensayos de Compactación en Laboratorio proporcionan las bases para determinar el porcentaje de compactación y contenido de agua que se necesitan para obtener las propiedades de Ingeniería requeridas, y para elcontrol de la construcción para asegurar la obtención de la compactación requerida y los contenidos deagua.

Durante el diseño de los rellenos de Ingeniería, se utilizan los ensayos de corte consolidación permeabilidad u otros ensayos que requieren la preparación de especímenes de ensayo compactado aalgún contenido de agua para algún Peso Unitario. Es práctica común, primero determinar el optimo

contenido de humedad (wo) y el Peso Unitario Seco ( máx) mediante un ensayo de compactación. Losespecímenes de compactación a un contenido de agua seleccionado (w), sea del lado húmedo o secodel óptimo (wo) ó al óptimo (wo) y a un Peso Unitario seco seleccionado relativo a un porcentaje delPeso Unitario Seco máximo ( máx). La selección del contenido de agua (w), sea del lado húmedo oseco del óptimo (wo) ó al óptimo (wo), y el Peso Unitario Seco ( máx) se debe basar en experiencias pasadas, o se deberá investigar una serie de valores para determinar el porcentaje necesario decompactación.

MUESTRAS La muestra requerida para el Método A y B es aproximadamente 35 lbm (16 kg) y para el Método C esaproximadamente 65 lbm (29 kg) de suelo seco. Debido a esto, la muestra de campo debe tener un peso húmedo de al menos 50 lbm (23 kg) y 100 lbm (45 kg) respectivamente.

Determinar el porcentaje de material retenido en la malla Nº 4 (4,75mm), 3/8pulg (9,5mm) ó 3/4pulg(19.0mm) para escoger el Método A, B ó C. Realizar esta determinación separando una porción



representativa de la muestra total y establecer los porcentajes que pasan las mallas de interés medianteel Método de Análisis por tamizado de Agregado Grueso y Fino (MTC E – 204). Sólo es necesario para calcular los porcentajes para un tamiz ó tamices de las cuales la información es deseada.

PREPARACIÓN DE APARATOS

Seleccionar el molde de compactación apropiado de acuerdo con el Método (A, B ó C) a ser usado.Determinar y anotar su masa con aproximación al gramo. Ensamblar el molde, base y collar deextensión. Chequear el alineamiento de la pared interior del molde y collar de extensión del molde.Ajustar si es necesario. Chequear que el ensamblado del pisón este en buenas condiciones de trabajo y que sus partes no estén flojas ó gastado. Realizar cualquier ajuste ó reparación necesaria. Si los ajustes ó reparaciones sonhechos, el martillo deberá volver a ser calibrado.

PROCEDIMIENTO DEL ENSAYOSUELOS:

• No vuelva a usar el suelo que ha sido compactado previamente en Laboratorio. • Utilice el método de preparación húmedo

Método de Preparación Húmeda (Preferido).- Sin secado previo de la muestra, pásela a través deltamiz Nº 4 (4,75 mm), 3/8 pulg (9,5 mm) ó ¾ pulg (19,0 mm), dependiendo del Método a ser usado(A, B ó C). Determine el contenido de agua del suelo procesado.

• Prepare mínimo cuatro (preferiblemente cinco) especímenes con contenidos de agua de modoque éstos tengan un contenido de agua lo más cercano al óptimo estimado. Un espécimen quetiene un contenido de humedad cercano al óptimo deberá ser preparado primero, por adicionesde agua y mezcla (ver Nota 6). Seleccionar los contenidos de agua para el resto de losespecímenes de tal forma que resulten por lo menos dos especímenes húmedos y dos secos deacuerdo al contenido óptimo de agua, que varíen alrededor del 2%. Como mínimo son

necesarios dos contenidos de agua en el lado seco y húmedo del óptimo para definirexactamente la curva de compactación. Algunos suelos con muy alto óptimo contenido deagua ó una curva de compactación relativamente plana requieren grandes incrementos decontenido de agua para obtener un Peso Unitario Seco Máximo bien definido. Losincrementos de contenido de agua no deberán exceder de 4%.

Nota 6: Con la práctica es posible juzgar visualmente un punto cercano al óptimo contenido de agua.

Generalmente, el suelo en un óptimo contenido de agua puede ser comprimido y quedar así cuando la presiónmanual cesa, pero se quebrará en dos secciones cuando es doblada. En contenidos de agua del lado seco del óptimo, los suelos tienden a desintegrarse; del lado húmedo del óptimo, se mantienen unidos en una masa

cohesiva pegajosa. El óptimo contenido de humedad frecuentemente es ligeramente menor que el límite plástico.

•

Usar aproximadamente 5 lbm (2,3 kg) del suelo tamizado en cada espécimen que se compactaempleando el Métodos A ó B; ó 13 lbm (5,9 kg) cuando se emplee el Método C. Para obtenerlos contenidos de agua del espécimen, añada o remueva las cantidades requeridas de agua dela siguiente manera: Añada poco a poco el agua al suelo durante la mezcla; para sacar el agua,deje que el suelo se seque en el aire a una temperatura de ambiente o en un aparato de secadode modo que la temperatura de la muestra no exceda de 140 ºF (60 ºC). Mezclar el suelocontinuamente durante el proceso de secado para mantener la distribución del agua en todas partes y luego colóquelo aparte en un contenedor con tapa y ubíquelo de acuerdo con la Tabla Nº1 antes de la compactación.

• Método de Preparación Seca.- Si la muestra está demasiado húmeda, reducir el contenido deagua por secado al aire hasta que el material sea friable. El secado puede ser al aire o por el

uso de un aparato de secado tal que la temperatura de la muestra no exceda de 140 ºF (60 ºC).Disgregar por completo los grumos de tal forma de evitar moler las partículas individuales.



Pasar el material por el tamiz apropiado: Nº4 (4,75 mm), 3/8 pulg (9,5 mm) ó ¾ pulg (19,0mm). Durante la preparación del material granular que pasa la malla ¾ pulg para lacompactación en el molde de 6 pulgadas, disgregar o separar los agregados lo suficientemente para que pasen el tamiz 3/8 pulg de manera de facilitar la distribución de agua a través delsuelo en el mezclado posterior.

• Preparar mínimo cuatro (preferiblemente cinco) especímenes. • Usar aproximadamente 5 lbm (2,3 kg) del suelo tamizado para cada espécimen a ser

compactado cuando se emplee el Método A, B ó 13 libras (5,9 kg) cuando se emplee elMétodo C. Añadir las cantidades requeridas de agua para que los contenidos de agua de losespecímenes tengan los valores descritos anteriormente. Seguir la preparación del espécimen, para los suelos secos ó adición del agua en el suelo y el curado de cada espécimen de prueba.

Compactación.- Después del curado si se requiere, cada espécimen se compactará de la siguientemanera:

Determinar y anotar la masa del molde ó molde y el plato de base. Ensamble y asegure el molde y el collar al plato base. El método de enlace ó unión al cimiento

rígido debe permitir un desmolde fácil del molde ensamblado, el collar y el plato base despuésque se concluya la compactación. Compactar el espécimen en cinco capas. Después de la compactación, cada capa deberá tener

aproximadamente el mismo espesor. Antes de la compactación, colocar el suelo suelto dentrodel molde y extenderlo en una capa de espesor uniforme. Suavemente apisonar el suelo antesde la compactación hasta que este no esté en estado suelto o esponjoso, usando el pisónmanual de compactación o un cilindro de 2 pulg (5 mm) de diámetro. Posteriormente a lacompactación de cada uno de las cuatro primeras capas, cualquier suelo adyacente a las paredes del molde que no han sido compactados o extendido cerca de la superficiecompactada será recortada. El suelo recortado puede ser incluido con el suelo adicional para la próxima capa. Un cuchillo u otro aparato disponible pueden ser usados. La cantidad totalde suelo usado será tal que la quinta capa compactada se extenderá ligeramente dentro del

collar, pero no excederá 1/4pulg (6 mm) de la par te super ior del molde . Si la quinta capa seextiende en más de 1/4pulg (6 mm) de la parte superior del molde, el espécimen serádescartado. El espécimen será descartado cuando el último golpe del pisón para la quinta caparesulta por debajo de la parte superior del molde de compactación.

Compactar cada capa con 25 golpes para el molde de 4 pulgadas (101,6 mm) ó 56 golpes para el molde de 6 pulgadas (152,4 mm).

Nota 7: Cuando los especímenes de compactación se humedecen más que el contenido de agua óptimo, pueden

producirse superficies compactadas irregulares y se requerirá del juicio del operador para la altura promedio

del espécimen.

• Al operar el pisón manual del pisón, se debe tener cuidado de evitar la elevación de la guía

mientras el pisón sube. Mantener la guía firmemente y dentro de 5º de la vertical. Aplicar losgolpes en una relación uniforme de aproximadamente 25 golpes/minuto y de tal manera que proporcione una cobertura completa y uniforme de la superficie del espécimen.

• Después de la compactación de la última capa, remover el collar y plato base del molde. Elcuchillo debe usarse para ajustar o arreglar el suelo adyacente al collar, soltando el suelo delcollar y removiendo sin permitir el desgarro del suelo bajo la parte superior del molde.

• Cuidadosamente enrasar el espécimen compactado, por medio de una regla recta a través de la parte superior e inferior del molde para formar una superficie plana en la parte superior einferior del molde. Rellenar cualquier hoyo de la superficie, con suelo no usado o despejadodel espécimen, presionar con los dedos y vuelva a raspar con la regla recta a través de la partesuperior e inferior del molde.

• Determine y registre la masa del espécimen y molde con aproximación al gramo. Cuando se

deja unido el plato base al molde, determine y anote la masa del espécimen, molde y plato de base con aproximación al gramo.



• Remueva el material del molde. Obtener un espécimen para determinar el contenido de aguautilizando todo el espécimen (se refiere este método) o una porción representativa. Cuando seutiliza todo el espécimen, quiébrelo para facilitar el secado. De otra manera se puede obteneruna porción cortando axialmente por el centro del espécimen compactado y removiendo 500gr del material de los lados cortados. Obtener el contenido de humedad.

• Después de la compactación del último espécimen, comparar los Pesos Unitarios Húmedos para asegurar que el patrón deseado de obtención de datos en cada lado del óptimo contenidode humedad sea alcanzado en la curva de compactación para cada Peso Unitario Seco yPlotear el Peso Unitario Húmedo y Contenido de Agua de cada espécimen compactado puedeser una ayuda para realizar esta evaluación. Si el patrón deseado no es obtenido, seránnecesarios compactar especímenes adicionales. Generalmente, un valor de contenido de aguamayor que el contenido de agua definido por el máximo Peso Unitario Húmedo es suficiente para asegurar los datos del lado más húmedo que el óptimo contenido de agua para el máximoPeso Unitario seco.

CALCULOS

• Calcule el Peso Unitario Seco y Contenido de Agua para cada espécimen compactado, Ploteelos valores y dibuje la curva de compactación como una curva suave a través de los puntos(ver ejemplo, Fig.3). Plotee el Peso Unitario Seco con aproximación 0,1 lbf /pie3 (0,2 kN/m3)y contenido de agua aproximado a 0,1%. En base a la curva de compactación, determine elÓptimo Contenido de Agua y el Peso Unitario Seco Máximo. Si más de 5% en peso delmaterial sobredimensionado (tamaño mayor) fue removido de la muestra, calcular el máximoPeso Especifico y óptimo contenido de Humedad corregido del material total usando la NormaASTM D4718 (“Método de ensayo para la corrección del Peso Unitario y Contenido de Aguaen suelos que contienen partículas sobredimensionadas”). Esta corrección debe realizarse en elespécimen de ensayo de densidad de campo, más que al espécimen de ensayo de laboratorio.

•

Plotear la curva de saturación al 100%. Los valores de contenido de agua para la condición de 100% de saturación puede ser calculadas con el uso de la formula (3) (ver ejemplo, Fig.3).

Nota 8: La curva de saturación al 100% es una ayuda en el bosquejo de la curva de compactación. Para suelosque contienen más de 10% de finos a contenidos de agua que superan el óptimo, las dos curvas generalmente

llegan a ser aproximadamente paralelas con el lado húmedo de la curva de compactación entre 92% á 95% de saturación. Teóricamente, la curva de compactación no puede trazarse a la derecha de la curva de 100% de saturación. Si esto ocurre, hay un error en la gravedad específica, en las mediciones, en los cálculos, en procedimientos de ensayo o en el ploteo.

Nota 9: La curva de 100% de saturación se denomina algunas veces como curva de relación de vacíos cero o la

curva de saturación completa.

• Contenido de Agua, w. • Densidad húmeda.- Calcular la densidad húmeda (Ec 1) y luego la densidad seca (Ec 2) como

sigue:

Donde: ρm = Densidad Húmeda del espécimen compactado (g/cm3)Mt = Masa del espécimen húmedo y molde (g) Mmd = Masa del molde de compactación (g) V = Volumen del molde de compactación (cm3)



Donde: ρd = Densidad seca del espécimen compactado (g/cm3) w = contenido de agua (%)

En el cálculo de los puntos para el ploteo de la curva de 100% de saturación o curva de relación de vacíoscero del peso unitario seco, seleccione los valores correspondientes de contenido de agua a la condición de100% de saturación como sigue:

Donde:

Dsat = Densidad en una saturación completa (g/cm3). w = Contenido de humedad (%)

Gs = Gravedad específica del suelo.

Nota 10.- La gravedad específica puede ser calculada para los especímenes de prueba en base de datos de ensayos de otras muestras de la misma clasificación de suelo y origen. De otro modo sería necesario el ensayo de

Gravedad Específica.

Tabla Nº01Tiempos establecidos y requeridos para humedecimiento de Especímenes

Clasificación Tiempo de permanencia mínimo en horas GW, GP, SW, SP No se r equier e

GM, SM 3 Todos los demás suelos 16

TERMINOLOGIA • Definiciones.-Ver Terminología ASTM D-653 para definiciones generales. • Descripción de Términos Específicos a esta Norma: • Esfuerzo Modificado.- Es el término aplicado para el esfuerzo de compactación de 56 000 lb- pie/pie3

(2 700 kN-m/m3) aplicado por el equipo y procedimientos de este ensayo. • Máximo Peso Unitario Seco Modificado, máx (lbf/pie3 ó kN/m3), el máximo valor definido por la

curva de compactación del ensayo usando el esfuerzo modificado. • Optimo Contenido de Humedad Modificado, wo(%).- Es el contenido de agua al cual el suelo puede

ser compactado al máximo Peso Unitario Seco usando el esfuerzo de Compactación Modificada. • Fracción de tamaño mayor (Fracción Gruesa), Pc(%).- Es la porción de la muestra total que no se

utiliza en la ejecución del ensayo de compactación; esta puede ser la parte de la muestra totalretenida en la malla Nº 4 (3,74 mm), 3/8 pulg (9,5 mm) ó ¾ pulg (19,0 mm).

• Fracción Ensayada ó de Prueba (Fracción Fina), PF (%).- La parte de la muestra total usada en laejecución de la prueba de compactación; esta puede ser la fracción pasante la malla Nº4 (4,75 mm) en

el Método A, menor a la malla 3/8 pulg (9,5 mm) en el Método B, ó menor que la malla ¾ pulg (19,0mm) en el Método C.



Prueba Nº 1 2 3 4 5 MDS Tara Nº

Tara + suelo húmedo (gr)

Tara + suelo seco (gr)

Peso del agua (gr)

Peso de tara (gr) Peso

suelo seco (gr) Contenido

de humedad(%)

Densidad seca (gr/cm3)

M-H

120.8

118.6

2.2

49.7

68.9

3.2

2.148

N-37

119.0

114.4

4.6

44.5

69.9

6.6

2.246

T-31

139.0

131.0

8.0

34.7

96.3

8.3

2.245

QKQ

157.1

146.9

10.2

45.1

101.8

10.0

2.200

INFORME DE ENSAYO PROCTOR MODIFICADO

Método B

COMPACTACION CONTENIDO DE HUMEDAD

Prueba Nº 1 2 3 4 5 Nº de capas

Nº de golpes por capa

Peso del molde + Suelo com

Peso del Molde (gr)

Peso suelo compacto (gr)

Volumen del Molde (cm3)

Densidad Húmeda (gr/cm3)

Densidad seca (gr/cm3)

5

56

4047.0

1974.0

2073.0

935.1

2.217

2.148

5

56

4212.0

1974.0

2238.0

935.1

2.393

2.246

5

56

4248.0

1974.0

2274.0

935.1

2.432

2.245

5

56

4237.0

1974.0

2263.0

935.1

2.420

2.200

ENSAYO PROCTOR MODIFICADO ASTM D 1557

MÉTODO DE ENSAYO : B

1. RESULTADOS OBTENIDOS EN LA COMPACTACIÓN DE LA FRACCIÓN FINA < 3/4"

Máxima Densidad Seca ( gr/cm3) : 2.251

Optimo Contenido de Humedad (%) : 7.5

I.2 RESULTADOS CORREGIDOS POR FRACCION GRUESA > 3/8" - ASTM D-4718

Fracción gruesa > 3/8" (%) :Peso especifico fracción gruesa > 3/8" ( gr/cm3) :

18.11

2.74

Resultados corregidos por fracción gruesa para el material total

Máxima Densidad seca (gr/cm3) :

Optimo Contenido de humedad (%) :

2.326

6.9

Nota.

- Muestra remitida e identificada por el Solicitante



EXPEDIENTE :PETICIONARIO :

PROYECTO :

LUGAR :

FECHA DE ENSAYO :

METODO :

1 Volumen (cm3)

2 Peso suelos + molde (g)

3 Peso molde (g)

4 Peso suelo húmedo compactado (2)-(3) (g)

5 Densidad húmeda (4) / (1) (g/cm3)

6

7 Peso suelo húmedo + tara (g)

8 Peso suelo seco + tara (g)

9 Peso de Tara (g)

10 Peso de agua (7) - (8) (g)

11 Peso de suelo seco (8) - (9) (g)

12 Contenido de agua (10) / (11) * 100 (%)

13 Densidad seca (5) / [1+ (12/100)] (g/cm3)

gr/cm3

%

MÁXIMA DENSIDAD SECA =

ÓPTIMO CONTENIDO DE HUMEDAD =

Recipiente N°

LABORATORIOS DE INGENIERÍA CIVIL

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS

ENSAYO DE COMPACTACION - TIPO:………………………………….

1.98

2.00

2.02

2.04

2.06

2.08

2.10

2.12

2.14

2.16

2.18

2.20

2.22

2.24

2.26

2.28

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

D E N S I D A D S E C A ( g r / c m 3 )

CONTENIDO DE HUMEDAD (%)

CURVA DE COMPACTACIÓN

Gravedad específica:



DETERMINACION DE LA DENSIDAD DE CAMPONORMA: ASTM D 1556 - 07 (Cono de Arena)

ASTM D 5195 - 08 (Nuclear)

Los ensayos en el campo pueden ser destructivos o no destructivos. Los ensayos destructivos

comprenden la excavación y remoción de parte del material de relleno (dejando un hueco para ser

rellenado y compactado posteriormente por el constructor), mientras que los ensayos no

destructivos determinan indirectamente el peso unitario y el contenido de agua del relleno y tan

sólo dejan un pequeño agujero en el terreno.

Durante la práctica se desarrollará en ensayo del cono de arena y se realizará una aplicación

demostrativa del ensayo nuclear a fin de comparar los resultados obtenidos mediante ambos

métodos.

METODO DEL CONO DE ARENA

Un agujero es excavado manualmente en el suelo a ser ensayado y todo el material extraído del

hueco es depositado en un recipiente. El hueco se llena con arena de densidad conocida que cae de

libremente a través de un cono y de esta manera se determina el volumen.

La densidad húmeda in situ se determina dividiendo la masa húmeda del material removido entre

el volumen del hueco. La humedad del material se determina mediante los métodos usuales

(secado al horno) y con estos datos se calcula la densidad seca del material.

EQUIPOS A SER EMPLEADOS

Para este ensayo se emplea lo siguiente:

- Horno, controlado por termostatos capaz de mantener una temperatura uniforme de 110

+/- 5º C.

- Balanzas

- Cono, de dimensiones estándar, se emplea para asegurar un flujo constante y reproducible

de arena.

- Contenedor de arena, con capacidad para un volumen mayor que la cantidad de arena

que se va a utilizar. Debe poseer un dispositivo tipo válvula de control para iniciar y

finalizar el flujo de arena hacia el cono.

- Plato base, para realizar la calibración previa de la arena que se va a utilizar.

- Arena de Ottawa, debe ser limpia, seca, uniforme en densidad y gradación, durable y de

flujo libre.



PROCEDIMIENTO

Control de Densidad del terreno

1. Pesar 5 Kg. de arena limpia y seca. Vaciar la arena en la botella. Atornillar el cono a la

botella.

2. Ubicar el lugar en donde se va a realizar la determinación de la densidad y, en un cuadrado

de 60 cm de lado, nivelar la superficie lo mejor posible.

3. Colocar la placa base sobre la superficie de suelo nivelado y enrasado.

4. Excavar el suelo a través de la perforación de la placa base. La cavidad debe tener

aproximadamente, la misma profundidad que el molde utilizado para calibrar la arena (10

a 15 cm aproximadamente). El material que se va extrayendo de la perforación se deposita

en una bolsa. El volumen mínimo de la excavación dependerá del tamaño máximo de la

partícula.

_____________________________________________________________________

Tamaño Máximo (mm) Volumen Mínimo (cm 3 ) Profundidad MínimaEqui valente (cm)

______________________________________________________________________

12.5 1 420 6.225.0 2 120 9.2

50.0 2 830 12.3 ______________________________________________________________________

5.

Colocar la botella con el cono invertido en la perforación de la placa base. Abrirrápidamente la válvula del cono y dejar que la arena llene la cavidad del suelo, la

perforación en la placa base y el cono.

6. Cerrar la válvula e invertir el recipiente.

7. Extraer la arena de la cavidad. Recuperar la porción de arena que no se haya ensuciado

(después de usar varias veces la arena, se tiene que volver a lavar, secar y tamizar, para

que su peso volumétrico permanezca mas o menos constante).

8. Depositar la arena que quede en la botella en una bolsa.

9. Pesar el suelo de la perforación contenido en la bolsa. Tomar 100 gr. de material húmedo

para determinar el contenido de humedad.

10. Pasar el material por el tamiz # 4, 3/8” o ¾”, lavar la fracción retenida y determinar su

peso seco. Emplear el valor de Gs que se indique en el momento de la práctica.



RESULTADOS

El alumno presentará un informe conteniendo lo siguiente:

1. Formato de control de compactación con los cálculos y resultados obtenidos.

2. Indicar otros materiales diferentes que la arena que permitan encontrar el volumen del

agujero.

3. Indicar el significado y empleo del ensayo.

4. Indicar las limitaciones del ensayo de densidad de campo con cono de arena.

MÉTODO NUCLEAR

La fuente de radiación y el detector de rayos gamma se ubican a la profundidad deseada en un

agujero de sondaje trazado mediante un tubo de acceso.

Precauciones

Este equipo emplea materiales radiactivos que pueden ser peligrosos para la salud de los usuarios a

menos que se tomen las medidas de seguridad pertinentes.

PROCEDIMIENTO

1.

Realizar la calibración del equipo, empleando el bloque estándar.2. Efectuar una perforación en el terreno a la profundidad deseada, con ayuda de las marcas en la

varilla.

3. Finalmente, realizar la lectura en forma directa.

RESULTADOS

El alumno presentará un informe con los comentarios del ensayo mostrado.



Proyecto: Reporte Nº:

Ubicación del Proyecto:

Datos de la muestra

Cantera :

Extraida por :

Descripción visual :

FECHA :

Nº De Prueba

Nivel-Capa

Espesor compactado (m)

Lado

Tramo

1 PESO DEL FRASCO + ARENA2 PESO DEL FRASCO + ARENA QUE QUEDA3 PESO DE ARENA EMPLEADA4 PESO DE ARENA EN EL CONO5 PESO DE ARENA EN EXCAVACIÓN6 DENSIDAD DE LA ARENA7 VOLUMEN DE MATERIAL EXTRAÍDO8 PESO DEL RECIPIENTE + SUELO + GRAVA9 PESO DEL RECIPIENTE

10 PESO DEL SUELO + GRAVA11 PESO RETENIDO EN EL TAMIZ12 PESO ESPECÍFICO DE GRAVA13 VOLUMEN DE GRAVA14 PESO DE FINOS15 VOLUMEN DE FINOS16 DENSIDAD HÚMEDA

17 N° DE RECIPIENTE18 PESO DEL RECIPIENTE19 PESO DEL RECIPIENTE + SUELO HÚMEDO20 PESO DEL RECIPIENTE + SUELO SECO21 PESO DEL CONTENIDO DE AGUA22 PESO DEL SUELO SECO23 CONTENIDO DE HUMEDAD24 DENSIDAD SECA25 MÁXIMA DENSIDAD PRÓCTOR26 ÓPTIMO CONTENIDO DE HUMEDAD PRÓCTOR27 GRADO DE COMPACTACIÓN

Observaciones

…………

0

……

(19) - (20)

(20) - (18)

(16) / [ 1 + (23) / 100 ]

……

(21) / (22) * 100

0

0.0

……

……

……

……

(8) - (9)

(11) / (12)

DENSIDAD DE CAMPO

Controles de Compactación

(AASHTO T-191-61 & T-224-67)

It

21-Nov

1

Base

0.015

Descripción Cálculo Unidad …..

…… gr 6203

(1) - (2) gr 4365

…… gr 1838

…… gr 1410

gr 3957

(g/cm3) 1.37

(3) - (4) gr 2955

……

gr 18.0

#¡DIV/0!(5) / (6) (cm3) 2157

……

…..

0

0

gr 3939 0

1931 #¡DIV/0!

2

226

1.731 #¡DIV/0!

gr 597

gr/cm3

gr/cm3

cm3 #¡DIV/0!

gr (10) - (11)

2

2.64

#¡DIV/0!

3342

…… gr 160.0

…..

#¡DIV/0!(7) - (13) cm3

(14) / (15)

CONTENIDO DE HUMEDAD

#¡DIV/0!

0

#¡DIV/0!

0

…..

gr

0.0 0.0

gr 22.7 0.0

0

3

#¡DIV/0!

#¡DIV/0!

#¡DIV/0!

#¡DIV/0!(%) 3.9

(24) / (25) * 100 (%) 76 #¡DIV/0!

…… (%) 7.7

738.4

gr/cm3 1.666

gr 578.4

761.1

gr

……

#¡DIV/0!

(g/cm3) 2.192



DETERMINACIÓN DEL COHEFICIENTE DE PERMEABILIDAD K EN SUELOSGRANULARES POR EL MÉTODO DE CARGA CONSTANTE

Referencia: ASTM D-2434 (2006), AASHTO T-215

OBJETIVO

Este método de ensayo describe el procedimiento para determinar el coeficiente de permeabilidad mediantecarga constante para flujo laminar de agua a través de suelos granulares que no contenga más del 10% de partículas que pasen el tamiz de 75 μm (N° 200).

APARATOS

• Permeámetro de compactación de 4” de diámetro.

Para suelos cuyo tamaño máximo de partículas seamenor o igual a 3/8”.

• Permeámetro de compactación de 6” de diámetro.

Para suelos cuyo tamaño máximo de partículas seamenor 3/4”.

• Tanque de carga constante con indicador de nivelde agua constante, orificios de ingreso y salida libredel agua.

• Piedras porosas.• Termómetro con aproximación a 0.1°C.• Cronómetro.• Cinta métrica o huincha.• Probeta graduada de 250 ml.• Recipientes, bandejas de mezclado y herramientas

varias.• Balanza con aproximación a 1gr y a 0.1gr.

MUESTRA DE ENSAYO Determine por cuarteo una muestra representativa de suelo granular secado alaire, que contenga menos del 10% de suelo que pase el tamiz de 75 μm (N° 200).

Realice un análisis granulométrico de acuerdo a la Norma ASTM D 422. Las partículas mayores de 19 mm (3/4 in) no deberán emplearse en el ensayo.

Del material tamizado escoja mediante cuarteo, de acuerdo a la normaASTM C 702, una cantidad aproximadamente igual a dos veces larequerida para llenar la cámara del permeámetro.

PREPARACIÓN DE LA MUESTRA • Humedezca las piedras porosas. (ver Foto N° 3)

• Mida el diámetro interior del cilindro Ø, la longitud L entre lassalidas de los piezómetros, y la altura total H1 del cilindro.

• Determine el peso de la muestra que se va a utilizar en elensayo, y anótela como W1. (ver Foto N°4)



• Mezcle el suelo con suficiente agua para producir el contenido de humedad deseado.• Almacene el material en un recipiente cubierto por lo menos durante 16 horas.• Determine el contenido de humedad con una pequeña porción de la muestra preparada.• Coloque el suelo preparado en el permeámetro en capas delgadas uniformes aproximadamente

iguales en espesor al tamaño máximo de las partículas después de compactadas, pero no menor de15 mm (0.6 in), usando un cucharón.

• Compacte las capas sucesivas hasta que el suelo alcance el peso unitario relativo deseado mediantegolpes distribuidos uniformemente sobre la superficie de la capa siguiendo una trayectoria regular,hasta una altura de alrededor de 20 mm (0.8 in) por encima de la salida del piezómetro superior.

Peso unitario relativo del 0%: Coloque la muestra en capas sucesivas sin compactarlas hasta cuando elmolde del permeámetro esté lleno.

Peso unitario relativo al 100%: Compacte completamente cada capa de suelo mediante golpesuniformemente distribuidos sobre la superficie de la capa hasta producir el peso unitario máximo.

Peso unitario relativo entre el 0 y 100%: Mediante tanteos, en un recipiente separado del mismodiámetro que el cilindro de permeabilidad, ajuste la compactación hasta obtener el peso unitario relativodeseado

• Determine el peso final del suelo empleado en el ensayo (W1 – W2), siendo W2 el peso sobrante desuelo dejado en la bandeja.

• Mida y anote la altura final de la muestra H1 – H2, midiendo la profundidad H2, desde la superficiesuperior del disco poroso hasta la superficie superior del cilindro.

• Nivele la superficie superior del suelo colocando la piedra porosa superior, rotándola suavemente dederecha a izquierda.



• Coloque el resorte y la tapa superior del permeámetro y asegúrela con tornillos.• Elimine el aire atrapado en las partículas empleando una bomba de vacío bajo 500 mm de mercurio

(20 in) como mínimo, durante 15 min. Continúe la operación mediante una saturación lenta de lamuestra de abajo hacia arriba.• Coloque el resorte y la tapa superior del permeámetro y asegúrela con tornillos.

• Cierre la válvula de desagüe y desconecte el vacío.• Debe tenerse cuidado de constatar que el sistema de flujo de permeabilidad y que el sistema de

piezómetros se halle libres de aire y estén trabajando satisfactoriamente, para ello se debe realizar lo

siguiente:

Llene el tubo de admisión con agua proveniente del tanque de carga constante, abriendoligeramente la válvula del filtro del tanque.

Conecte el tubo de admisión a la válvula del permeámetro, y abra ligeramente la válvula ylas válvulas de salida de los piezómetros. (ver Fig. 6).

• Conecte los tubos piezométricos de agua con las salidas de los piezómetros, y llene con agua pararemover el aire.

• Cierre la válvula de admisión y abra la de desagüe, para que el agua alcance en los tubos piezométricos un nivel estable con carga cero.

PROCEDIMIENTO • Abra la válvula de admisión del tanque de carga constante, hasta que la carga de agua sea estable.• Determine y anote la carga h, definida como la diferencia entre los niveles de los piezómetros. (ver

Foto N° 7)



• Determine la cantidad (Q) de agua recolectada en una probeta graduada de 250 ml, que fluye en untiempo determinado (t).

• Determine la temperatura a la cual está el agua del ensayo (°C).

• Repita el proceso variando la altura de carga en incrementos de 5 mm.• Al concluir el ensayo de permeabilidad, drene y examine la muestra para establecer si era

esencialmente homogénea.

• Calcule el coeficiente de permeabilidad k, así:

Donde:K= Coeficiente de permeabilidad, cm/s.Q= Cantidad de agua de descarga, cm3L= Altura de la muestra, cm.A= Área de la sección transversal de la muestra, cm2.

t= Tiempo total de desagüe, s.H= Diferencia de carga (altura) sobre los piezómetros, cm.

NOTA: Reportar el coeficiente de permeabilidad a 20°C Multiplicando el resultado de K por el factor decorrección Rt.



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TEMPERATURARt

TEMPERATURA Rt

0.0 1.783 25.0 0.889

1.0 1.723 26.0 0.869

2.0 1.664 27.0 0.850

3.0 1.611 28.0 0.832

4.0 1.560 29.0 0.814

5.0 1.511 30.0 0.797

6.0 1.465 31.0 0.780

7.0 1.421 32.0 0.764

8.0 1.379 33.0 0.749

9.0 1.339 34.0 0.733

10.0 1.301 35.0 0.719

11.0 1.265 36.0 0.705

12.0 1.230 37.0 0.692

13.0 1.197 38.0 0.678

14.0 1.165 39.0 0.665

15.0 1.135 40.0 0.653

16.0 1.106 41.0 0.641

17.0 1.077 42.0 0.629

18.0 1.051 43.0 0.618

19.0 1.025 44.0 0.607

20.0 1.000 45.0 0.598

21.0 0.976 46.0 0.585

22.0 0.953 47.0 0.575

23.0 0.931 48.0 0.565

24.0 0.910 49.0 0.556

Tabla para realizar las correcciones de K de acuerdo a la temperatura del agua de ensayo.



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DATOS INICIALES

Longitud L (cm)

Diámetro, D (cm)

Area sección transversal, A (cm2)

Volumen de la muestra (cm3)

Peso del suelo húmedo compactado (gr)

Densidad húmeda (gr/cm3)

Contenido de humedad (%)

Densidad seca (gr/cm 3)

Ensayo N° 1 2 3 4

Descarga, Q (cm3)

Carga hidráulica, h (cm)

Tiempo, t (seg)

Temperatura de ensayo, T (°C)

Coeficiente de permeabilidad, k (cm/seg)

Corrección por temperatura Rt

Coeficiente de permeabilidad a 20°C (cm/seg)

K promedio a 20°C (cm/seg)

Tipo de Suelo: _______________________________________________

Procedencia : _______________________________________________

Fecha de ensayo: ____________________________________________

Realizado por: _______________________________________________

DATOS DE ENSAYO

ENSAYO DE PERMEABILIDAD A CARGA CONSTANTE

ASTM D2434

OBSERVACIONES:………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………



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ENSAYO DE CONSOLIDACIÓN UNIDIMENSIONAL DE SUELOSASTM D2435 - 04

OBJETIVO

Determinar los parámetros necesarios para calcular los hundimientos por consolidación y lostiempos en que estos se producen. El aparato utilizado para realizar este ensayo se denomina

Edómetro y aplica el principio introducido por Terzaghi de la compresión de una muestra,generalmente indeformada, de altura pequeña con relación al diámetro, confinada lateralmente porun anillo rígido y colocado entre discos porosos.Si las condiciones reales correspondieren a una situación de estrato semi-abierto se emplea entoncesun solo disco poroso.

A pesar de lo pequeño de las muestras, el rozamiento que se desenvuelve entre el suelo y la pared

del anillo durante el ensayo constituye una causa de error aunque no importante. Se ha notado quela fuerza de rozamiento lateral alcanza valores de orden del 10 a 20 % de la presión vertical

aplicada.

El anillo rígido procura reproducir en el laboratorio lo que ocurre en la naturaleza, donde la

deformación lateral de la masa de suelo solicitado por la carga, es impedida por la restante parte delmacizo terroso que la envuelve. La carga es aplicada sobre la piedra porosa superior por medio deun disco metálico rígido y la compresión es medida con el auxilio de un micrómetro con

sensibilidad de 0.01 mm.

Este método de ensayo normalmente es realizado en muestras de suelos no disturbadas de granofino sedimentado naturalmente en el agua; sin embargo, el procedimiento básico del ensayo esaplicable también a especímenes de suelos compactados y muestras de suelos no disturbadosformadas por otros procesos como intemperización o alteración química. Las técnicas de evaluación

especificadas en este método de ensayo son generalmente aplicables a suelos sedimentadosnaturalmente en agua. Los ensayos realizados en otros suelos tal como suelos compactados yresiduales (intemperizados o químicamente alterados), pueden requerir técnicas de evaluación

especiales.

EQUIPO:

Consolidómetro (Edómetro)

Anillo

Piedras porosas

Grasa o aceite

Micrómetro

Cronómetro

Cápsulas de Humedad

Balanza

Termómetro

Equipo tallador de muestras



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PROCEDIMIENTO:

La prueba de consolidación se realiza usando especímenes de 6,43 cm. de diámetro y 2,5 cm. deespesor. Las muestras no disturbadas o remoldeadas. La muestra no disturbada es tallada y colocada

en el anillo y luego colocada en el Consolidómetro. Es necesario conocer la deflexión del aparato, bajo una de las cargas a utilizarse. Para ello se ensambla el aparto igual que para un ensayo regular pero sin suelo y se colocan las dichas cargas, midiendo las deflexiones (llamadas “deflexiones delaparato”). No se debe olvidad incluir el papel filtro, el cual impide impregnación de material en las

piedras porosas.

Se realiza el ensayo aplicando cargas verticales que van siendo gradualmente aumentadas, generalmente según una progresión aritmética de razón igual a 2.

Cada estado de carga debe permanecer el tiempo suficiente para permitir la deformación total de lamuestra, registrándose durante el mismo y a intervalos apropiados (15”, 30”, 1’, 2’, 4’, 8’, 16’, 32’)y luego a intervalos arbitrarios las indicaciones del micrómetro.

CÁLCULOS:

Ejemplo de ensayo de Consolidación.

Determinar la presión de pre consolidación, el índice de compresión y el coeficiente de

consolidación de un suelo arcilloso con las siguientes características:

Peso específico del suelo: 1,68 g/cm3

Peso específico de las partículas: 2,81 g/cm3

Humedad de la muestra: 53,2 %

Altura inicial de la muestra: 3,808 cm.

La lectura inicial del micrómetro antes de la aplicación de la carga inicial fue ajustada en 8.08 mm.Y para los diferentes estados de carga se obtuvieron los valores de deformación que se indica acontinuación en el cuadro Nº1:



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DESARROLLO:

Los resultados del cuadro anterior se desarrollan en el cuadro Nº2 en el siguiente proceso. En la primera columna se colocan los valores de los diferentes estados de carga en

kg./cm.². En la segunda columna colocamos los valores de las deformaciones acumuladas para cada

estado de carga.

En la tercera columna se coloca los valores de las alturas finales de la muestra, después deestar sometidos a los incrementos de presión.

Y en la cuarta columna procedemos a realizar las operaciones siguientes para obtener losdiferentes índices de vacíos para cada estado de carga en base al siguiente procedimiento.

Hs = altura reducida de la muestra.

3hS cm/g10.1

532.0168.1

h1

49.155.11

808.3

e1

hh1

h

he

55.110.1

81.21e

1

iS

S

i1

S

g

i



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Con estos datos obtenidos procedemos a realizar los cálculos de índices de vacíos para las distintas presiones aplicadas al suelo:

Cálculo de compresión de la muestra:

Cálculo de la altura de la muestra:

55.1149.1

808.3e1

53.1149.1

774.3e2

51.1149.1

739.3e3

478.1149.1

6925.3e4

4235.11

49.1

611.3e5

21.1149.1

294.3e6

034.1149.1

031.3e7

mmh

mmh

mmh

77.731.008.86

............

...........

69.039.708.82

34.074.708.81

cmh

cmh

cmh

031.3777.0808.36

........

........

739.3069.0808.32

774.3034.0808.31



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CUADRO Nº2

Valores con los cuales trazamos la curva e – log(σ) que se indica a continuación:

Determinación de la Presión De Preconsolidación

a. En el punto de mayor curvatura se traza una recta tangente al mismo (T). b. Del mismo punto trazamos una recta horizontal (H).c. Trazo la bisectriz de estas dos rectas (B).

d. Luego prolongo la parte recta de la curva e -log(σ) hasta intersecar la bisectriz, punto desdeel cual bajo una perpendicular al eje de las abscisas la cual nos muestra el valor de δ p=

0.88kg/cm2

Índice de Compresión Cc:

Se obtiene determinando la pendiente de la recta de Compresión Virgen.

1

2

21

1

21

21

log

ee

log

eeeCc

71.0

355.1log

09.0

55.1

1.2log

21.13.1

log

eeCc

1

2

21



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Coeficiente de Consolidación Cv (Método de Casagrande):

Para estimar este parámetro se puede utilizar el procedimiento grafico de Casagrande; para lo cualse construye una grafica semilogarítmica, con los datos de la deformación y tiempos de estado de

carga que se asemeja a las presiones que van ase aplicadas al suelo en su estado natural, por laestructura a ser construida en el sitio. Se toman en cuenta las siguientes consideraciones:

Curva a la cual tengo que realizar un ajuste grafico para que se asemeje a la curva teórica

de porcentaje de Consolidación-factor tiempo.

Para determinar el 100% de la consolidación, trazo una recta tangente, en el punto de

inflexión de la curva.

Luego prolongo la parte recta de la curva hasta cortar la tangente del punto de inflexión. De

este punto trazamos una horizontal que corte al eje de las ordenadas en un punto el cualrepresenta el 100% de la consolidación.

Luego determinamos el 0%, para lo cual consideramos una relación de 1 a 4 en la parte

superior de curva experimental, determinando su diferencia de altura.

Colocamos esa diferencia de altura sobre la curva en el primer punto y sobre ese punto

trazamos una horizontal que corte el eje de las ordenadas en el 0%. Una vez ajustada la curva experimental a la teórica, divido la diferencia de altura

comprendido entre el 100% y el 0% en dos y determino el 50% de la consolidación, puntodesde el cual trazo una recta hasta interceptar a la curva experimental y haciendo pívot eneste punto trazo una vertical que intercepta el eje de los tiempos en t 50 = 12 min., valor que

nos servirá para determinar el Coeficiente de Consolidación Cv.

Luego en la curva teórica uz % = ∫(T), determino el factor tiempo para que se produzca el50% de la consolidación T50= 0.196.

Para determinar H50 o sea la altura de la muestra cuando se produce el 50% de laconsolidación, en la gráfica observamos que el 50% de la consolidación corresponde a unalectura micrométrica de 4.8 mm, como la marca inicial del micrómetro era de 8.08mm.

Tenemos:8.08 – 4.8 = 3.28 mm.

Como la altura inicial de la muestra era de 3.808 mm.; y por ser estrato abierto:

2H50 = hi – 0.328

H50 = (3.808 – 0.328)/2 = 1.74 cm. Luego con los valores obtenidos, se aplica la formula indicada anteriormente y se obtiene

Cv:

50

2

5050

t

H*TCv

seg/cm10 x2.8

60 x12

74.1 x196.0Cv 24

2



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Coeficiente de Consolidación (Método de Taylor)

Para aplicar este método se representan en el eje de las ordenadas las lecturas del medidor

del Edómetro, y en de las abscisas, la raíz cuadrada del tiempo.

Prolongando hacia atrás la parte recta de la curva de laboratorio obtenemos la deformación

correspondiente al cero corregido Lo.

En la curva teórica, para un grado de consolidación del 90%, la abscisa es igual a 1.15

veces la abscisa de la prolongación de la recta anteriormente mencionada, para el mismovalor de la ordenada. Entonces se traza por el cero corregido una recta cuya abscisa sea

igual a 1.15 veces la abscisa de la parte recta de la curva de laboratorio.

Mediante una recta, unimos el punto obtenido al trazar la recta cuya abscisa es 1.15 veces laabscisa de la parte recta de la curva de laboratorio, con el punto cuya abscisa corresponde aLo.

El punto donde en donde la recta mencionada anteriormente corta a la curva corresponde al

90 % de la consolidación primaria. De este punto sacamos t90, que corresponde al cuadradodel valor hallado en la gráfica, es decir, t90=(5)

2=25 min. Seguidamente hallamos Cv con la

siguiente fórmula:

90

290

t

H*TCv



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Luego en la curva teórica uz % = ∫(T), determino el factor tiempo para que se produzca el90% de la consolidación T90= 0.848.

Para determinar H90 o sea la altura de la muestra cuando se produce el 90% de la

consolidación, en la gráfica observamos que el 90% de la consolidación corresponde a unalectura micrométrica de 1.25 mm, como la marca inicial del micrómetro era de 8.08mm.

Tenemos:8.08 – 1.25 = 6.83 mm.

Como la altura inicial de la muestra era de 3.808 mm.; y por ser estrato abierto:

2H90 = hi – 0.683

H90 = (3.808 – 0.683)/2 = 1.20 cm.

Luego con los valores obtenidos, se aplica la formula indicada anteriormente y se obtiene

Cv:

seg/cm10 x12.8

60 x25

20.1 x848.0Cv 24

2



CORTE DIRECTO (CONSOLIDADO DRENADO)

Referencia: ASTM D-3080, AASHTO T236

OBJETIVO Tiene por objeto establecer el procedimiento de ensayo para determinar la resistencia al corte de unamuestra de suelo consolidada y drenada, por el método del corte directo. Este ensayo puede realizarsesobre todos los tipos de suelos, con muestras inalteradas y remoldeadas.

El ensayo consiste en:

• Colocación de la muestra en el dispositivo de corte. • Aplicación de una carga normal. • Disposición de los medios de drenaje y humedecimiento de la muestra.

• Consolidación de la muestra. • Liberación de los marcos que sostienen la muestra. • Aplicación de la fuerza de corte para hacer fallar la muestra.

APARATOS Disposit ivo de carga. El dispositivo de carga debe ceñirse a lo siguiente. Sostener la probeta con seguridad entre dos piedras porosas colocadas una en cada cara, de tal maneraque no se presenten movimientos de torsión sobre ella.

Estar provisto de los dispositivos necesarios para: • Aplicar una fuerza normal en las caras de la muestra. • Determinar los cambios en el espesor de la muestra. • Drenar el agua a través de las piedras porosas. • Sumergir la muestra en agua. • Ser capaz de aplicar una fuerza de corte para hacer fallar la muestra a lo largo de un

determinado plano (corte único) o de planos (corte doble) paralelos a las caras de la muestra. • Los marcos que sostienen la probeta deben ser lo suficientemente rígidos para evitar su

deformación durante el corte. • Las diferentes partes del dispositivo deben ser de un material resistente a la corrosión por

sustancias contenidas en el suelo o por la humedad del mismo.

Piedras porosas. Las piedras porosas deben ceñirse a lo siguiente: • Deben ser de carburo de silicio, óxido de aluminio o de un metal que no sea susceptible a la

corrosión por sustancias contenidas en el suelo o la humedad del mismo. • Dependiendo del tipo de suelo que se va a ensayar, las piedras porosas deben tener la calidad

adecuada para desarrollar el contacto necesario con la muestra y, además, deben evitar laintrusión excesiva de partículas de suelo dentro de sus poros.

• Para ensayos con suelos normales, la calidad de las piedras debe permitir una permeabilidadde 0.5 mm/s a 1 mm/s.

Dispositivo para la aplicación de la fuerza normal. Debe estar capacitado para aplicar rápidamente lafuerza especificada sin excederla y para mantenerla con una variación máxima de ± 1 % durante el proceso de ensayo.



Dispositivo para la aplicación de la fuerza de corte. • La capacidad depende más que todo del tipo de control: con control de deformaciones o con

control de esfuerzos. Se prefiere generalmente el primero por la facilidad para determinar,tanto el esfuerzo último, como la carga máxima.

• El equipo con control de deformaciones debe tener la capacidad para cortar la muestra a una

velocidad de desplazamiento uniforme, con una desviación de ± 10 % y debe permitir el ajustede la velocidad de desplazamiento dentro de un rango más o menos amplio.

• La velocidad de aplicación de la carga, depende de las características de consolidación delsuelo. Se logra usualmente por medio de un motor con caja de transmisión y la fuerza de cortese determina por medio de un indicador de carga.

• Si se usa el equipo con control de esfuerzos, debe ser capaz de aplicar la fuerza de corte sobrela muestra con incrementos de carga y grado de precisión.

• Equipo para el corte de la muestra. Debe ser adecuado para tallar la muestra de acuerdo conlas dimensiones interiores de la caja de corte con un mínimo de alteración. Puede necesitarseun soporte exterior para mantener en alineamiento axial una serie de 2 o 3 anillos.

Otros • Balanza. Debe tener una sensibilidad de 0.1 g o 0.1 % del peso de la probeta. • Deformímetros o diales. Deben ser adecuados para medir los cambios en el espesor de la

muestra con una sensibilidad de 0.002 mm (0.0001") y la deformación con sensibilidad de 0.02 mm (0.001").

• Estufa u Horno de secado. Capaz de mantenerse a 110 ± 5 °C (230 ± 9 °F) • Recipientes para muestras de humedad. • Equipo para el remoldeo o compactación de probetas. • Misceláneos. Incluyen: cronómetro, sierra de alambre, espátula, cuchillos, enrasadores, agua

destilada y demás elementos necesarios.



MUESTRA

PREPARACIÓN DE LOS ESPECIMENES

• Si se usa una muestra inalterada, debe ser suficientemente grande para proveer un mínimo de

tres muestras idénticas. • La preparación de la muestra debe efectuarse de tal manera que la pérdida de humedad sea

insignificante. • La muestra se talla sobre medida para las dimensiones del dispositivo de corte directo. • Para muestras inalteradas de suelos sensibles, debe tenerse extremo cuidado al labrar las

muestras, para evitar la alteración de su estructura natural. • Se determina el peso inicial de la muestra para el cálculo posterior del contenido inicial de

humedad de acuerdo con la norma. • Si se utilizan muestras de suelos compactados, la compactación debe hacerse con las

condiciones de humedad y peso unitario deseados. Se puede efectuar directamente en eldispositivo de corte, en un molde de dimensiones iguales a las del dispositivo de corte o en un

molde mayor para recortarlas. • El diámetro mínimo de las muestras circulares o el ancho mínimo para muestras rectangulares

debe ser alrededor de 50 mm (2"). • Para minimizar las alteraciones causadas por el muestreo, el diámetro de las muestras

obtenidas de tubos sacamuestras debe ser, por lo menos, 5 mm (1/5") menor que el diámetrodel tubo.

• El espesor mínimo de la muestra de ensayo, debe ser alrededor de 12 mm (½ "), pero nomenor de un sexto el tamaño máximo de las partículas del suelo.

• La relación mínima diámetro/espesor o ancho/espesor, según la muestra, debe ser 2:1.

PROCEDIMIENTO DE ENSAYO

• Se ensambla la caja de corte con los marcos alineados y se bloquea. Se aplica una capa degrasa entre los marcos para lograr impermeabilidad durante la consolidación y reducir lafricción durante el corte.

• Se introduce la muestra de ensayo con sumo cuidado. Se conecta el dispositivo de carga y seajusta el dial para medir tanto la deformación durante el corte, como el cambio del espesor dela muestra y luego se determina el espesor inicial. La costumbre de humedecer las piedras porosas antes de la colocación y aplicación de la fuerza normal sobre las muestras, dependerádel tipo de problema en estudio. Para muestras inalteradas obtenidas bajo el nivel freático,deben humedecerse las piedras.

• Para suelos expansivos se debe efectuar el humedecimiento después de la aplicación de lafuerza normal, para evitar expansiones que no son representativas de las condiciones de

campo. • Se debe permitir una consolidación inicial de la muestra bajo una fuerza normal adecuada.

Después de aplicar la fuerza normal predeterminada, se llena el depósito de agua hasta unnivel por encima de la muestra, permitiendo el drenaje y una nueva consolidación de lamisma. El nivel del agua se debe mantener durante la consolidación y en las fases siguientesde corte de tal manera que la muestra esté saturada en todo momento.

• La fuerza normal que se aplique a cada una de las muestras depende de la informaciónrequerida. Un solo incremento de ella puede ser apropiado para suelos relativamente firmes.Para los demás suelos pueden ser necesarios varios incrementos con el objeto de prevenir eldaño de la muestra. El primer incremento dependerá de la resistencia y de la sensibilidad delsuelo. En general, esta fuerza no debe ser tan grande que haga fluir el material constitutivo dela muestra por fuera del dispositivo de corte.

• Durante el proceso de la consolidación deben registrarse las lecturas de deformaciónnormal, en tiempos apropiados, antes de aplicar un nuevo incremento de la fuerza.

• Cada incremento de la fuerza normal debe durar hasta que se complete la consolidación



• Se representan gráficamente las lecturas de la deformación normal contra el tiempo. • Corte de la muestra. Luego de terminada la consolidación se deben soltar los marcos

separándolos aproximadamente 0.25 mm (0.01"), para permitir el corte de la muestra. • Se debe aplicar la fuerza de corte lentamente para permitir la disipación completa del

exceso de presión de poros.

Se continúa el ensayo hasta que el esfuerzo de corte sea constante, o hasta que se logre unadeformación del 10 % del diámetro o de la longitud original. En el ensayo con control deesfuerzos, se comienza con incrementos de la fuerza de corte de aproximadamente un 10 % dela máxima estimada. Antes de aplicar un nuevo incremento, se permitirá por lo menos un 95 %de consolidación bajo el incremento anterior. Cuando se ha aplicado del 50 % al 70 % de lafuerza de falla estimada, los nuevos incrementos serán de la mitad del valor de los aplicadoshasta ese momento, o sea el 5 % de la máxima fuerza de corte.

En la proximidad de la falla, los incrementos de la fuerza pueden ser iguales a un cuarto delincremento inicial (2.5 % de la fuerza normal de corte estimada). Se debe llevar registro de lafuerza de corte aplicada y la deformación normal y de corte para intervalos convenientes detiempo. Con preferencia, el incremento de la fuerza de corte debe ser continuo.

Terminado el ensayo, se remueve la muestra completa de la caja de corte, se seca en la estufa y sedetermina el peso de los sólidos.

CÁLCULOS

• Calcúlense los siguientes valores: • Contenido inicial de humedad. • Peso unitario seco inicial y peso unitario húmedo inicial. • Esfuerzos de corte.

• Relación de vacíos antes y después de la consolidación y después del ensayo de corte, si sedesea. • Los grados de saturación inicial y final, si se desea.

OBSERVACIONES • Se deben registrar todos los datos básicos del ensayo, incluyendo el esfuerzo normal,

desplazamiento de corte y los valores correspondientes de la resistencia al corte máximo yresidual cuando se indique, así como los cambios de espesor del espécimen.

• Para cada probeta de ensayo se debe elaborar la curva esfuerzo de corte y deformación unitariaen un gráfico con escalas aritméticas.

• Debe prepararse, igualmente, un gráfico que incluya los valores para las tres probetas de lasfuerzas normales contra la resistencia al corte y determinar, a partir del mismo, los valoresefectivos del ángulo de fricción Ø y de la cohesión, c.

• En el mismo gráfico anterior podrán incluirse los valores de las resistencias al corte residualese indicar el ángulo de fricción interna residual; y de la cohesión si la hubiere.

• Se debe incluir el plan general de procedimiento, así como secuencias especiales de carga orequisitos especiales de humedad.



Cálculos y gráficos

Graficar la deformación tangencial vs esfuerzo de corte para cada esfuerzo normal ensayado, teniendo encuenta las ecuaciones del anillo de corte (parte de la calibración del aparato).

Calcular los esfuerzos máximos de corte para los gráficos anteriores y graficar estos puntos versus surespectivo esfuerzo normal. Hallar la ecuación de la recta para poder encontrar los valores de cohesión yel ángulo de fricción interna.

Donde:E: Esfuerzo de corteK: Constante del anillo de carga (varía según su uso y calibración)ld: Lectura del dial de cargaA: Área del molde

Donde:Def: Deformación tangencial en cmLecDef: Lectura de deformación tangencial

Si se trabaja con Excel, después de graficar el esfuerzo normal Vs el esfuerzo de corte, al tener ubicadoslos tres puntos, agregar línea de tendencia lineal, marcar la opción de presentar ecuación del gráfico, si lalínea no intersecta al eje y, llenar el recuadro de extrapolar hacia atrás iniciando con 0.5.

La ecuación obtenida del gráfico será como sigue:y = 0.5491x + 0.928

Lo cual significa que el segundo valor corresponde a la cohesión o resistencia al corte.Para calcular el ángulo de fricción se utilizará la siguiente fórmula:

Donde:

φ : Angulo de fricción interna

c: Primer valor de la ecuación del gráfico



0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

E s f u e r z o d e c o r t e ( K g / c m ^

2 )

Deformación tangencial (cm)

Deformación tangencial Vs Esfuerzo de Corte

Dialde Deform. Esfuerzo Deform. Dialde Deform. Esfuerzo Deform. Dialde Deform. Esfuerzo Deform.

Carga Tang. Corte Tang. Carga Tang. Corte Tang. Carga Tang. Corte Tang.

(div) div. (kg/cm2) (cm) (div) div. (kg/cm2) (cm) (div) div. (kg/cm2) (cm)

7 25 0.0619 0.025 13 25 0.1150 0.025 34 25 0. 3007 0. 025

15 50 0.1327 0.050 25 50 0.2211 0.050 49 50 0. 4333 0. 050

21 75 0.1857 0.075 36 75 0.3184 0.075 61 75 0. 5394 0. 075

22 100 0.1946 0.100 41 100 0.3626 0.100 68 100 0. 6013 0. 100

25 150 0.2211 0.150 48 150 0.4245 0.150 74 150 0. 6544 0. 150

27 200 0.2388 0.200 51 200 0.4510 0.200 80 200 0. 7075 0. 200

28 250 0.2476 0.250 53 250 0.4687 0.250 84 250 0. 7428 0. 250

29 300 0.2565 0.300 55 300 0.4864 0.300 86 300 0. 7605 0. 300

30 350 0.2653 0.350 57 350 0.5041 0.350 87 350 0. 7694 0. 350

31 400 0.2741 0.400 58 400 0.5129 0.400 89 400 0. 7871 0. 400

32 450 0.2830 0.450 59 450 0.5218 0.450 91 450 0. 8047 0. 450

34 500 0.3007 0.500 61 500 0.5394 0.500 93 500 0. 8224 0. 500

35 550 0.3095 0.550 63 550 0.5571 0.550 94 550 0. 8313 0. 550

35 600 0.3095 0.600 64 600 0.5660 0.600 94 600 0. 8313 0. 600

36 650 0.3184 0.650 64 650 0.5660 0.650 94 650 0. 8313 0. 650

36 700 0.3184 0.700 64 700 0.5660 0.700 94 700 0. 8313 0. 700

36 750 0.3184 0.750 64 750 0.5660 0.750 94 750 0. 8313 0. 750

35 800 0.3095 0.800 64 800 0.5660 0.800 94 800 0. 8313 0. 800

Const. del anillo de carga

35.62 cm^2 0.315

0.831 Kg/cm^2

Const. del anillo de carga

0.315 35.62 cm^2

Area Area Const. del anillo de carga

35.62 cm^2 0.315

Area

Esfuerzo de corte max 0.318 Kg/cm^2 Esfuerzo de corte max 0.566 Kg/cm^2 Esfuerzo de corte max

Esfuerzo normal

0.5 Kg/cm^2 1.0 Kg/cm^2 1.5 Kg/cm^2

Esfuerzo normal Esfuerzo normal



Del gráfico anterior hallamos la cohesión y el ángulo de fricción conociendo los datos de la ecuación delgráfico.La cohesión como mencionamos anteriormente corresponde al segundo valor de l ecuación:

Hallamos el ángulo de fricción conociendo “c” de la ecuación del gráfico (primer valor de la ecuación),remplazamos y calculamos.

II. ENSAYO DE CORTE DIRECTO ASTM 3080

Estado : Inalterado

Muestra : M-2

Calicata : ***

Prof. (m) : ***

Especimen Nº I II III

Esfuerzo normal (kg/cm²) 0.50 1.00 1.50 Esfuerzo de corte maximo (kg/cm²) 0.318 0.566 0.831

Angulo de friccion interna : 27.2 º Cohesion (kg/cm²) : 0.059 kg/cm^2

y = 0.5129x + 0.059

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0

E s f u e r z o d e c o r t e ( K g / c m ^ 2 )

Esfuerzo Normal (Kg/cm^2)

Esfuerzo normal Vs Esfuerzo de Corte



COMPRESIÓN SIMPLE O COMPRESIÓN NO CONFINADA

Referencia: ASTM D-2166, AASHTO T208

INTRODUCCIÓNEl ensayo de compresión no confinada, también conocido con el nombre de ensayo de compresiónsimple o ensayo de compresión uniaxial, es muy importante en Mecánica de Suelos, ya que permiteobtener un valor de carga última del suelo, el cual, como se verá más adelante se relaciona con laresistencia al corte del suelo y entrega un valor de carga que puede utilizarse en proyectos que norequieran de un valor más preciso, ya que entrega un resultado conservador. Este ensayo puededefinirse en teoría como un caso particular del ensayo triaxial.

Es importante comprender el comportamiento de los suelos sometidos a cargas, ya que es en ellos osobre ellos que se van a fundar las estructuras, ya sean puentes, edificios o carreteras, que requieren de

una base firme, o más aún que pueden aprovechar las resistencias del suelo en beneficio de su propiacapacidad y estabilidad, siendo el estudio y la experimentación las herramientas para conseguirlo, yfinalmente poder predecir, con una cierta aproximación, el comportamiento ante las cargas de estasestructuras.

Debido a la compleja y variable naturaleza de los suelos, en especial en lo referido a la resistencia alesfuerzo cortante, existen muchos métodos de ensayo para evaluar sus características. Aun cuando seutilizan otros métodos más representativos, como el triaxial, el ensayo de compresión simple cumple elobjetivo buscado, sin tener que hacer un método tan complejo ni usar un equipo que a veces puede serinaccesible, lo que significa menor costo. Este método de ensayo es aplicable solo a materialescohesivos que no expulsan agua durante la etapa de carga del ensayo y que mantienen su resistenciaintrínseca después de remover las presiones de confinamiento, como las arcillas o los suelos

cementados. Los suelos secos friables, los materiales fisurados, laminados o varvados, los limos, lasturbas y las arenas no pueden ser analizados por este método para obtener valores significativos de la

resistencia a la compresión no confinada.

Este ensayo se realiza con el fin de determinar la resistencia o esfuerzo último de un suelo cohesivo ala compresión no confinada, mediante la aplicación de una carga axial con control de deformación y

utilizando una muestra de suelo inalterada tallada en forma de cilindro, generalmente con una relaciónalto/diámetro entre 2 a 2.5.suelo consolidada

OBJETIVO Reconocer y utilizar correctamente los materiales y el equipo necesario para realizar el ensayo de

compresión no confinada, aprendiendo las características de cada uno, y los cuidados que se debentomar para realizar la experiencia. Obtener datos a partir de los ensayos y anotarlos en un registro

ordenado de acuerdo a un método establecido. Procesar los datos obtenidos a través de formulaciones,tablas y gráficos, de manera que permitan sacar conclusiones sobre el ensayo realizado. Comprendercon exactitud la metodología y procedimientos usados en el ensayo, incluido el tiempo e intervalos con

los que será ensayada la muestra. Construir el gráfico esfuerzo-deformación a partir de los datos

obtenidos de la experiencia y de las fórmulas teóricas necesarias. El ensayo consiste en:

• Colocación de la muestra en el dispositivo de corte.

• Aplicación de una carga normal.

• Disposición de los medios de drenaje y humedecimiento de la muestra.

• Consolidación de la muestra.

• Liberación de los marcos que sostienen la muestra. • Aplicación de la fuerza de corte para hacer fallar la muestra.



MARCO TEÓRICO El ensayo de compresión simple tiene por finalidad, determinar la resistencia a la compresión noconfinada (qu), de un cilindro de suelo cohesivo o semi-cohesivo, e indirectamente la resistencia al

corte (qc), por la expresión:

qc = qu = kg

2 cm2

Este cálculo se basa en el hecho de que el esfuerzo principal menor es cero (ya que al suelo lo rodeasólo la presión atmosférica) y que el ángulo de fricción interna (Φ) del suelo se supone cero.

Debido a numerosos estudios, se ha hecho evidente que este ensayo generalmente no proporciona unvalor bastante confiable de la resistencia al corte de un suelo cohesivo, debido a la pérdida de la

restricción lateral provista por la masa de suelo, las condiciones internas del suelo como el grado desaturación o la presión de poros que no puede controlarse y la fricción en los extremos producidas porlas placas de apoyo. Sin embargo, si los resultados se interpretan adecuadamente, reconociendo lasdeficiencias del ensayo, estos serán razonablemente confiables.

El ensayo de la compresión simple es un caso especial del ensayo triaxial, en el cual solamente se leaplica a la probeta la tensión longitudinal. Puesto que no es necesario el dispositivo para aplicar la presión lateral, y como, además, la muestra no necesita estar envuelta en una membrana de caucho,

este ensayo se ha convertido en un ensayo sencillo de campo. El aparato es tan solo útil para ensayosrápidos sobre suelos predominantemente arcillosos que están saturados o casi saturados. Se podrá

realizar de dos maneras, mediante un control de deformación o bien, mediante un control de esfuerzos.El primero, es ampliamente utilizado, controlando la velocidad de avance de la plataforma del equipo.

El segundo, requiere ir realizando incrementos de carga, lo que puede causar errores en lasdeformaciones unitarias al producirse una carga adicional de impacto al aumentar la carga, por lo queresulta de prácticamente nula utilización.

Como el ensayo de compresión simple en arcillas relativamente impermeables se efectúa cargando la probeta con bastante rapidez, resulta que, en definitiva, constituye también un ensayo sin drenaje sidicha arcilla está saturada. Como el ensayo de compresión simple es extraordinariamente fácil y baratode realizar, resulta que muy pocas veces se hacen los ensayos triaxiales en suelos saturados. Según el

valor de la resistencia máxima a compresión simple, una arcilla se puede clasificar del modo que seindica a continuación (Terzaghi y Peck, 1955).

Consistenciadel suelo

Cargaúltima

Muy blanda <0,25

Blanda 0,25-0,50

Media 0,50-1,00Firme 1,00-2,00

Muy firme 2,00-4,00

Dura >4,00

Tipos de rotura

En un ensayo de compresión simple se pueden producir distintos tipos de rotura, los cuales son la

rotura frágil y la rotura dúctil. En la primera predominan las grietas paralelas a la dirección de la carga,y la rotura ocurre de un modo brusco y bajo deformaciones muy pequeñas, presentándose después de

ella un desmoronamiento de la resistencia. En la segunda la muestra se limita a deformarse, sin que

aparezcan zonas de discontinuidad en ella. De forma intermedia, la rotura se produce a través de un plano inclinado, apareciendo un pico en la resistencia y un valor residual.



En arcillas blandas aparece la rotura dúctil en el ensayo de compresión simple, mientras que en suelos

cementados se suele registrar rotura frágil en este tipo de ensayos. Las teorías de rotura frágil fueroniniciadas por Allan Griffith en 1920, al atribuir la reducida resistencia a la tracción de muchos

materiales a la presencia de diminutas fisuras en su interior, en cuyos extremos se produceconcentración de tensiones. La rotura se produce debido a la propagación de las microfisuras existentes

bajo dicha concentración de tensiones.

En una probeta sometida a compresión simple también se pueden producir tracciones locales enel contorno de las fisuras, especialmente sobre planos paralelos a la dirección de la compresión. Estoexplica la aparición de grietas verticales. En suelos blandos sometidos a presiones no muy altas, larotura dúctil se presenta bajo la forma de un ensanchamiento sólo por el centro, ya que por los

extremos lo impide la fricción entre el suelo y las placas de carga.

EQUIPOSLos materiales utilizados en el ensayo de compresión no confinada son los siguientes:

1. Aparato de compresión: El aparato de compresión puede ser una báscula de plataforma equipada con un marco de cargaactivado con un gato de tornillo, o con un mecanismo de carga hidráulica, o cualquier otro instrumentode compresión con suficiente capacidad de control para proporcionar la velocidad de carga. En lugarde la báscula de plataforma es común que la carga sea medida con un anillo o una celda de carga fijada

al marco. Para suelos cuya resistencia a la compresión no confinada sea menor de 100 kPa (1kg/cm2)el aparato de compresión debe ser capaz de medir los esfuerzos compresivos con una precisión de 1

kPa (0,01 kg/cm2); para suelos con una resistencia a la compresión no confinada de 100 kPa (1kg/cm2) o mayor el aparato de compresión debe ser capaz de medir los esfuerzos compresivos con una

precisión de 5 kPa (0,05 Kg/cm2).

2. Deformímetro: El indicador de deformaciones debe ser un comparador de carátula graduado a 0,02 mm, y con unrango de medición de por lo menos un 20% de la longitud del espécimen para el ensayo, o algún otroinstrumento de medición, como un transductor que cumpla estos requerimientos.

3. Instrumentos de medición: Micrómetro, u otro instrumento adecuado para medir las dimensiones físicas del espécimen dentro del0,1% de la dimensión medida. Los pie de metro o calibradores Vernier no son recomendados para

especímenes blandos que se deformarán a medida que los calibradores se colocan sobre el espécimen.



4. Cronómetro: Un instrumento de medición de tiempo, que indique el tiempo transcurrido con una precisión de 1 seg para controlar la velocidad de aplicación de deformación prescrita anteriormente.

5. Balanza:

La balanza usada para pesar los especímenes, debe determinar su masa con una precisión de 0,1% desu masa total.

6. Equipo misceláneo: Incluye las herramientas para recortar y labrar la muestra, instrumentos para remoldear la muestra, ylas hojas de datos.

MÉTODO DE ENSAYOEl ensayo de compresión simple se realiza siguiendo el método dado a continuación:

1. Obtención y preparación de muestras. 1.1 Se extrae muestra del suelo lo más inalterada posible de un tamaño suficiente para poder

trasportarla al laboratorio sin que ésta se desintegre y no se produzcan grietas internas que puedanalterar los resultados del ensayo.

1.2 Se deben manejar las muestras cuidadosamente para prevenir cualquier alteración, cambios

en la sección transversal y evitándose cualquier cambio en el contenido de agua del suelo.

2. Preparación de la probeta. 2.1 Los especímenes deben tener una sección transversal circular con sus extremos

perpendiculares al eje longitudinal de la muestra. Además deben tener un diámetro mínimo de 30mm y la partícula mayor contenida dentro del espécimen de ensayo debe ser menor que 1/10 deldiámetro del espécimen. La relación de altura a diámetro debe encontrarse entre 2 y 2,5.

2.2 Se talla la muestra de tal manera que la altura sea el doble del diámetro, este tallado se realizade forma muy cuidadosa, en lo posible tratando que el material no se agriete en el tallado, realizadocon un cuchillo.

2.3 El tamaño de la probeta se mide con un molde, de esta manera se llega a una probeta bientallada cumpliendo con la condiciones anteriormente mencionadas, y se determina la altura promedio y

el diámetro de la muestra para el ensayo utilizando los instrumentos especificados anteriormente.

3. Procedimiento. 3.1 Se coloca el espécimen en el aparato de carga de tal manera que quede centrado en la platinainferior. Se ajusta el instrumento de carga cuidadosamente de tal manera que la platina superior apenas

haga contacto con el espécimen. Se coloca en cero el indicador de deformación.

3.2 Se aplica la carga de tal manera que se produzca una deformación axial a razón de 0,05 plg/min(1.27 mm/min).

3.3 Se registran los valores de carga, deformación y tiempo, del anillo de deformaciones ydel anillo de cargas (0,0001”) a intervalos suficientes para definir la curva esfuerzo-deformación.

3.4 Se continúa aplicando carga hasta que los valores de carga decrezcan al aumentar ladeformación o hasta que se alcance una deformación igual a 0,2.

3.5 Finalmente, se confecciona un croquis de la probeta posterior al ensayo.



RESULTADOS Los valores obtenidos en el laboratorio se muestran a continuación en la tabla de cálculos y resultados.

Tiempo

(seg)

Deformación ΔL Carga

(kg)

Deformación unitaria

ε

1 - ε Área

corregida

(cm2)

Esfuerzoσ

(kg/cm2) Probeta

(plg) Anillo

0,0001"

15 0,0125 12 4,19 0,0030 0,9970 22,13 0,19

30 0,0250 31 7,02 0,0059 0,9941 22,20 0,32

45 0,0375 53 10,30 0,0089 0,9911 22,26 0,46

60 0,0500 80 14,32 0,0118 0,9882 22,33 0,64

75 0,0625 126 21,17 0,0148 0,9852 22,40 0,95

90 0,0750 211 33,84 0,0177 0,9823 22,46 1,51

105 0,0875 275 43,38 0,0207 0,9793 22,53 1,93

120 0,1000 300 47,10 0,0236 0,9764 22,60 2,08

135 0,1125 410 63,49 0,0266 0,9734 22,67 2,80

150 0,1250 495 76,16 0,0295 0,9705 22,74 3,35

165 0,1375 500 76,90 0,0325 0,9675 22,81 3,37

180 0,1500 450 69,45 0,0354 0,9646 22,88 3,04

qu =3.37 kg/cm2 c = 1.69 kg/cm2

Además se muestran en las tablas siguientes los diámetros, áreas, el área media de cálculo, la altura ylas medidas principales después del ensayo.

DIÁMETRO (cm) Superior Central Inferior

5,20 5,35 5,30

D medio (cm) 5,28

A° media (cm2) 21.92

ALTURA L°

cm plg

10,75 4,23

DESPUÉS DEL ENSAYO Diámetro Altura

5,50 10,55

Los valores se obtuvieron con las siguientes fórmulas.

A° =π x D2 ε(%) = ΔL x 100 Ac = A°

4 Lo 1- (ε/100)



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ENSAYO DE COMPRESIÓN TRIAXIAL ASTM D2850 - 07 / NTP 339.164

OBJETIVO:

Determinar el Ángulo de Rozamiento Interno y la Cohesión del suelo, que permitan establecer su Resistenciaal Corte, aplicando a las probetas esfuerzos verticales y laterales que tratan de reproducir los esfuerzos a losque está sometido el suelo en condiciones naturales.

El ensayo de compresión triaxial es el más usado para determinar las características de esfuerzo-deformación yde resistencia al esfuerzo cortante de los suelos. El ensayo consiste en aplicar esfuerzos laterales y verticalesdiferentes, a probetas cilíndricas de suelo y estudiar su comportamiento.El ensayo se realiza en una cámara de pared transparente (cámara triaxial) llena de líquido, en la que se colocala probeta cilíndrica de suelo que, salvo que se adopten precauciones especiales, tiene una altura igual a dosveces su diámetro, forrada con una membrana de caucho. Esta membrana va sujeta a un pedestal y a un

cabezal sobre los que se apoyan los extremos de la probeta.

El ensayo se divide en dos etapas:

La primera, en la que la probeta de suelo es sometida a una presión hidrostática de fluido, con esfuerzosverticales iguales a los horizontales. Durante esta etapa, se dice que la probeta es "consolidada" si se permiteel drenaje del fluido de los poros. Alternativamente, si el drenaje no puede ocurrir se dice que la probeta es "noconsolidada“.

En la segunda etapa, llamada de aplicación del Esfuerzo Desviador , se incrementan los esfuerzos verticales(desviadores) a través del pistón vertical de carga, hasta la falla. En esta etapa el operador tiene también laopción de permitir el drenaje y por lo tanto eliminar la presión neutra o mantener la válvula correspondiente

cerrada sin drenaje. Si la presión neutra es disipada se dice que el ensayo es "drenado", en caso contrario sedice que el ensayo es "no drenado“.

Así los ensayos triaxiales pueden ser clasificados en:

1.

No consolidados-no drenados (UU) o rápidos (Q). Se impide el drenaje durante las dos etapas delensayo.

2.

Consolidados-no drenados (CU) o consolidados-rápidos (RC). Se permite el drenaje durante la primera etapa solamente.

3.

Consolidados-drenados (CD) o lentos (S). Se permite el drenaje durante todo el ensayo, y no se dejangenerar presiones neutras aplicando los incrementos de carga en forma pausada durante le segunda etapa yesperando que el suelo se consolide con cada incremento.

La Resistencia al Esfuerzo Cortante de un suelo (τf ), en función de los esfuerzos totales, se determina usandola Ley de Coulomb:τf = c + σ tan φ Generalmente cada prueba se realiza con tres o cinco probetas de la misma muestra de suelo, bajo esfuerzosconfinantes distintos. La representación de los resultados en el diagrama de Mohr está constituida por unaserie de círculos, cuya envolvente permite obtener los parámetros del suelo estudiado en el intervalo deesfuerzos considerado.



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EQUIPO:

Cámara triaxial Máquina de compresión triaxial

Membrana de caucho Molde metálico Compresor de aire Bomba de vacío Balanza de precisión, aproximación 0,1 gr Calibrador Aro-sello de caucho Tallador de muestras, cuchillas y sierras Equipo para determinar el contenido de humedad

PROCEDIMIENTO: El suelo a utilizarse se prefiere que sea inalterado, en cuyo caso se debe tallar por lo menos tres especímenescilíndricos, teniendo muy en cuenta su estratificación y evitando destruir la estructura original del suelo.

Si la muestra es alterada, se procede a preparar los especímenes compactándose la muestra con unadeterminada energía, de acuerdo con las condiciones técnicas impartidas. Las dimensiones de los especímenesdependen del tamaño de la máquina triaxial a emplearse; debiendo tomar en cuenta que la altura de la muestradebe ser el doble del diámetro, (Se toman las medidas de los especímenes preparados). El momento de preparar los especímenes se debe tomar muestra para determinar el contenido de humedad.



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Pesamos el primer espécimen y lo colocamos en la base de la cámara triaxial, utilizando una piedra porosaentre la muestra y dicha base. Colocamos la membrana de caucho en el espécimen, utilizando un aparatoespecial para ello. Colocamos la cabeza de plástico usando una piedra porosa entre la cabeza y el espécimen.Aseguramos la membrana con ligas tanto en la parte superior como en la inferior.

En el caso de realizar en ensayo triaxial en un triaxial Soiltest, conectamos la cabeza de plástico en el tuboespiral que sale de la base y que se utiliza para el drenaje de la muestra. Colocamos la cámara con su tapa,asegurándonos que estén bien colocados los empaques y seguidamente apretamos los tornillos que sujetan lacámara uniformemente. Introducimos el pistón en el hueco de la cabeza de plástico. Centramos el brazo decarga con el pistón y colocamos el dial de las deformaciones en cero.

Si la muestra no se encuentra saturada, será necesario saturarla, salvo introducciones contrarias al respecto, para lo cual abrimos las válvulas de saturación permitiendo que el agua fluya desde la base a través de lamuestra. Aplicamos presión al tanque de almacenamiento de la glicerina o agua y luego abrimos las válvulasque permiten el paso de la glicerina o agua a la cámara; la presión lateral introducida serán las indicadasanteriormente. En estas condiciones aplicamos el tipo de triaxial solicitado; llegando en cualquier caso a

aplicar la carga hasta romper la muestra; anotándose las lecturas de las deformaciones axiales y de la cargaaplicada.

Una vez terminado el ensayo se reduce la presión y se devuelve la glicerina o agua al tanque dealmacenamiento, se seca la cámara y luego a la muestra con mucho cuidado con el objeto de graficar lafractura y además determinar la humedad. Todo este proceso lo repetimos con los demás especímenes,utilizando presiones laterales diferentes.

CÁLCULOS:

Se determina el área representativa inicial de la probeta (Ao) mediante la siguiente expresión:

Donde:As = Área superior, calculada con el diámetro superior promedioAm = Área media, calculada con el diámetro medio promedioAi = Área inferior, calculada con el diámetro inferior promedio

El volumen de la probeta (V), se determina de la siguiente manera:

V = Ao * h

Los pesos específicos húmedo y seco, se calculan mediante las siguientes expresiones:

Las deformaciones para cada lectura del dial de cargas, se obtienen durante el ensayo.

La deformación unitaria se calcula mediante la expresión que se muestra continuación:

6

*4 im s

o

A A A

A

V

W h

hh

s%1

100*%

mmh

mmh



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Las cargas aplicadas se calculan multiplicando cada una de las lecturas del dial de cargas, por el factor decalibración del anillo.

Se determina el área corregida de la probeta (Ac), para cada lectura de deformación, de la siguiente manera:

El esfuerzo desviador (Δσ) para cada lectura de deformación, es el siguiente:

Deformación de una probeta cilíndrica

La deformación Axial será:

La deformación Radial similarmente será:

Y la deformación Volumétrica será:

Donde:

De manera similar la deformación de corte puede ser definida como:

1

oc

A A

c A

P

31

o

o

L

L L

Original Longitud

Longitud deCambio

1

o

o

R

R R

Original Radio

Radioel enCambio

3

o

o

V

V V

Original Volúmen

Volúmenel enCambiov

31 *2 v

2

31



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GRÁFICOS:

Con los resultados obtenidos y codificados, se construye, para cada esfuerzo confinante (σ3), una gráfica aescala aritmética; ubicando, en las abscisas las deformaciones unitarias (ε), en porcentaje, y en las ordenadas elesfuerzo desviador (Δσ), en Kg/cm2. La gráfica permite determinar el Esfuerzo Desviador de falla (Δσ) para cada esfuerzo confinante (σ3), aplicadoa la probeta.Con los esfuerzos desviadores de falla, corres pondientes a cada esfuerzo confinante (σ3), se determina (σ) y seobtiene el centro y radio de los correspondientes círculos de Mohr, mediante las siguientes expresiones:

Trazar los Círculos de Mohr, para ello, elegir una escala de esfuerzos. A partir del origen y sobre el eje de lasabscisas, llevar el valor del esfuerzo confinante (σ3), y desde este punto marcar el valor del esfuerzo desviadorde falla (σ1 - σ3); este valor es el diámetro del círculo; por lo tanto, con centro en el punto medio del segmentoasí determinado, trazar el semicírculo correspondiente.

Una vez trazados los semicírculos del estado de esfuerzos de falla de todas las probetas ensayadas, dibujar laenvolvente que mejor se ajuste a ellos, esta recibe el nombre de Línea de Resistencia Intrínseca o Envolvente

de Mohr y representa aproximadamente, la variación de laresistencia al esfuerzo cortante en función de los esfuerzosnormales aplicados.

El Ángulo de Fricción Interna del suelo (φ), es el que forma laenvolvente con la horizontal (abscisas) y se determina en lagráfica por la pendiente de la envolvente. El valor de la cohesión(c), está dado por la ordenada al origen de dicha envolvente,medida a la misma escala con que se trazaron los círculos.

Círculos de Mohr.

EJEMPLO:

Con los siguientes datos obtenidos en un ensayo triaxial se pide calcular el ángulo de rozamiento interno y lacohesión del suelo.

Datos: Color celesteCálculos Realizados: color rosado

f 31

2

31

Radio

2

31

Centro

Envolvente de falla



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ENSAYO TRIAXIAL

FECHA: 12-Enero-2011 PROCESO: 1

Ds= 3,5 cmLEC.DEF.

DEFORM. LEC.DIAL CARGA DEFORM A.

CORREG. ESF.

DESV.

Dm= 3,5 cm mm Cm (10-3)mm Kg UNITARIA cm2 Kg/cm2

Di= 3,5 cm 0,00 0 0 0,000 0,0000 9,6211 0,000

Dp= 3,50 cm 0,10 0,010 10 0,926 0,0014 9,6349 0,096

Ho= 7,00 cm 0,25 0,025 20 1,852 0,0036 9,6556 0,192

Ao= 9,62 cm2 0,50 0,050 35 3,241 0,0071 9,6903 0,334

Vo= 67,35 cm3 0,75 0,075 49 4,538 0,0107 9,7253 0,467

W= 113,55 g 1,00 0,100 60 5,557 0,0143 9,7606 0,569

γh= 1,686 g/cm3 1,25 0,125 71 6,575 0,0179 9,7961 0,671

γs= 0,881 g/cm3 1,50 0,150 86 7,964 0,0214 9,8318 0,810

σ3= 0,00 Kg/cm2 1,75 0,175 103 9,539 0,0250 9,8678 0,967

Cte.= 92,61 Kg/cm 2,00 0,200 90 8,335 0,0286 9,9041 0,842

2,25 0,225 81 7,501 0,0321 9,9406 0,755

2,50 0,250 69 6,390 0,0357 9,9775 0,640

M XIMO 0,967

FALLA: FORMULARIO: CONTENIDO DE HUMEDAD

NUMERO DE CAPSULA 257

PESO DE CAPSULA 14,00

PESO DE CAP+S. HUM 58,65

PESO DE CAP+ S. SECO 37,34

CONTENIDO DE HUMEDAD 91,30

CONTENIDO MEDIO DE H. 91,30 .UNIT.DEF

A.CORREG.A

o

o H

DEF UNIT DEF

...

.CORREG.A

A.DESV.ESF



Página | 82

ENSAYO TRIAXIAL


Ds= 3,5 cm LEC.DEF. DEFORM. LEC.DIAL CARGA DEFORM. A.CORREG.

ESF.

DESV. Dm= 3,5 cm mm cm (10-3)mm Kg UNITARIA cm2 Kg/cm2

Di= 3,5 cm 0,00 0 0 0,000 0,0000 9,6212 0,000

Dp= 3,50 cm 0,10 0,010 24 2,223 0,0014 9,6347 0,231

Ho= 7,00 cm 0,25 0,025 59 5,464 0,0036 9,6550 0,566

Ao= 9,62 cm2 0,50 0,050 104 9,631 0,0071 9,6900 0,994

Vo= 67,35 cm3 0,75 0,075 129 11,947 0,0107 9,7253 1,228

W= 112,9 g 1,00 0,100 153 14,169 0,0143 9,7608 1,452

γh= 1,676 g/cm3 1,25 0,125 165 15,281 0,0178 9,7956 1,560

γs= 0,876 g/cm3 1,50 0,150 176 16,299 0,0214 9,8316 1,658

σ3= 1,00 Kg/cm2 1,75 0,175 183 16,948 0,0250 9,8679 1,717

Cte.= 92,61 Kg/cm 2,00 0,200 185 17,133 0,0286 9,9045 1,730

2,25 0,225 186 17,225 0,0321 9,9403 1,733

2,50 0,250 187 17,318 0,0357 9,9774 1,736

3,00 0,300 189 17,503 0,0429 10,0525 1,741

4,00 0,400 197 18,244 0,0571 10,2038 1,788

5,00 0,500 195 18,059 0,0714 10,3610 1,743

M XIMO 1,788






CONTENIDO DEHUMEDAD

91,27

CONTENIDO MEDIO DE H. 91,27.UNIT.DEF

A.CORREG.A

o

o H

DEF UNIT DEF

...

.CORREG.A

A.DESV.ESF



Página | 83

ENSAYO TRIAXIAL



ESF.


Di= 3,5 cm 0,00 0 0 0,000 0,0000 9,6212 0,000

Dp= 3,50 cm 0,10 0,010 27 2,500 0,0014 9,6347 0,252

Ho= 7,00 cm 0,25 0,025 54 5,000 0,0036 9,6550 0,518

Ao= 9,62 cm2 0,50 0,050 90 8,335 0,0071 9,6900 0,860

Vo= 67,35 cm3 0,75 0,075 115 10,650 0,0107 9,7253 1,095

W= 112,75 g 1,00 0,100 137 12,688 0,0143 9,7608 1,300

γh= 1,674 g/cm3 1,25 0,125 157 14,540 0,0178 9,7956 1,484

γs= 0,875 g/cm3 1,50 0,150 176 16,299 0,0214 9,8316 1,658

σ3= 2,00 Kg/cm2 1,75 0,175 187 17,318 0,0250 9,8679 1,755

Cte.= 92,61 Kg/cm 2,00 0,200 205 18,985 0,0286 9,9045 1,917

2,25 0,225 215 19,911 0,0321 9,9403 2,003

2,50 0,250 228 21,115 0,0357 9,9774 2,116

3,00 0,300 244 22,597 0,0429 10,0525 2,248

4,00 0,400 276 25,560 0,0571 10,2038 2,505

5,00 0,500 287 26,579 0,0714 10,3610 2,565

6,00 0,600 314 29,080 0,0857 10,5230 2,763

7,00 0,700 325 30,098 0,1000 10,6902 2,815

8,00 0,800 334 30,932 0,1143 10,8628 2,848

9,00 0,900 333 30,839 0,1286 10,0411 2,793

10,00 1,000 331 30,654 0,1429 11,2253 2,731

M XIMO 2,848






CONTENIDO DEHUMEDAD

91,40


A.CORREG.A

o

o H

DEF UNIT DEF ...

.CORREG.A

A.DESV.ESF



Página | 84

ENSAYO TRIAXIAL



ESF.


Di= 3,5 cm 0,00 0 0 0,000 0,0000 9,6212 0,000

Dp= 3,50 cm 0,10 0,010 26 2,408 0,0014 9,6347 0,250

Ho= 7,00 cm 0,25 0,025 64 5,927 0,0036 9,6550 0,614

Ao= 9,62 cm2 0,50 0,050 102 9,446 0,0071 9,6900 0,975

Vo= 67,35 cm3 0,75 0,075 124 11,484 0,0107 9,7253 1,181

W= 112,4 g 1,00 0,100 162 15,003 0,0143 9,7608 1,537

γh= 1,669 g/cm3 1,25 0,125 188 17,411 0,0178 9,7956 1,777

γs= 0,871 g/cm3 1,50 0,150 211 19,541 0,0214 9,8316 1,988

σ3= 3,00 Kg/cm2 1,75 0,175 228 21,115 0,0250 9,8679 2,140

Cte.= 92,61 Kg/cm 2,00 0,200 244 22,597 0,0286 9,9045 2,281

2,25 0,225 265 24,542 0,0321 9,9403 2,469

2,50 0,250 280 25,931 0,0357 9,9774 2,599

3,00 0,300 307 28,431 0,0429 10,0525 2,828

4,00 0,400 350 32,414 0,0571 10,2038 3,177

5,00 0,500 388 35,933 0,0714 10,3610 3,468

6,00 0,600 418 38,711 0,0857 10,5230 3,679

7,00 0,700 443 41,026 0,1000 10,6902 3,838

8,00 0,800 464 42,971 0,1143 10,8628 3,956

9,00 0,900 476 44,082 0,1286 10,0411 3,993

10,00 1,000 478 44,268 0,1429 11,2253 3,994

11,00 1,100 473 43,805 0,1571 11,4144 3,838

12,00 1,200 475 43,990 0,1714 11,6114 3,789

14,00 14,00 474 43,897 0,2000 12,0265 3,614

M XIMO 2,848






CONTENIDO DEHUMEDAD

91,51


A.CORREG.A o

o H

DEF UNIT DEF

...

.CORREG.A

A.DESV.ESF



Página | 85

Los cálculos respectivos fueron realizados de acuerdo a la Teoría presentada anteriormente, que se resume acontinuación:

Con los datos de Esfuerzo Desviador y Deformación Unitaria, se procede a trazar la curva Esfuerzo vs.Deformación para cada probeta, como se muestra a continuación:

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25

E s f . D e s v . ( K g / c m 2 )

Deformación Unitaria

Esfuerzo - Deformación

6

*4 im so

A A A A

.UNIT.DEF

A.CORREG.A

o

o H

DEF UNIT DEF

...

....

CORREG A

A DESV ESF

V

W h

h

h s

%1

ooo H AV *



Página | 86

Entonces se obtiene el valor del Esfuerzo Máximo de Rotura, que nos permitirá graficar los Círculos de Mohr para cada probeta y determinar φ y c como se muestra a continuación:

Finalmente se muestran una tabla que contiene los datos de c y φ y además el resto de valores deducidos delgráfico como son el Esfuerzo Normal y el Esfuerzo Tangencial:

CARACTERÍSTICAS DEL ENSAYO DATOS DEDUCIDOS

EnsayoN°

PresiónLateral

TensiónDesv.

PresiónRotura

Cohesión Tg φ φ

EsfuerzoNormal

EsfuerzoTangencial

Kg./cm2 Kg./cm2 Kg./cm2 c Kg./cm2 Kg./cm2

1 0 0.967 0.967 0.225 0.365 20°31’ 0.33 0.35

2 1 1.788 1.788 0.225 0.365 20°31’ 1.55 0.82

3 2 2.848 2.848 0.225 0.365 20°31’ 2.87 1.325

4 3 3.993 3.993 0.225 0.365 20°31’ 4.25 1.85



Página | 87

ENSAYO ESTÁNDAR DE PENETRACIÓN (SPT)ASTM D1586 - 08 / NTP 339.133

OBJETIVO:

Determinar la Compacidad y la Capacidad de Soporte del suelo.

El ensayo S.P.T. (Standard Penetration Test) consiste básicamente en contar el número de golpes

(N) que se necesitan para introducir dentro un estrato de suelo, un toma-muestras (cuchara partida)de 30 cm. de largo, a diferentes profundidades (generalmente con variación de metro en metro). Eltoma-muestras es golpeado bajo energía constante, con una maza en caída libre de 140 lb. (33.5

Kg.) y una altura de caída de 30 plg. (76,2 cm.).

Este ensayo se realiza en arenas, limos y arcillas; no es recomendable llevarlo a cabo en depósitosde grava o roca.

EQUIPO:

Martillo de 140 lb. con una altura de caída de 30 plg.

Trípode

Barras de perforación

Forro de perforación (casing)

Penetrómetro: tubo partido con las siguientes dimensiones:

Largo: 50 cm.

Diámetro exterior: 51 mm.

Diámetro interior: 35 mm.

Peso total: 70 N. (16 lb.).

Malacate (motor)

Polea

Soga Tubo guía

Bolsas de plástico para la toma de muestras

Tarjetas de identificación



Página | 88

PROCEDIMIENTO:

De forma general el ensayo se ejecuta de la siguiente manera:

En primer lugar se realiza un sondeo hasta la profundidad establecida, y a continuación se lleva alfondo de dicha perforación el penetrómetro que se hinca con golpes de martillo con una altura decaída de 30 pulgadas. Se registra el número de golpes por cada 6 pulgadas (0.15 m) de penetración,

es decir se obtienen tres valores de número de golpes N1, N2 y N3

El valor de N es igual a la suma de estos dos últimos valores (N 2 + N3), que corresponde a la

cantidad de golpes requerida para hincar el penetrómetro entre 0.15 y 0.45 m.

Finalmente se extrae el penetrómetro del fondo del sondeo o perforación y se abre la cuchara partida; se toma la muestra de su interior, para realizar los ensayos correspondientes (Contenido dehumedad, Granulometría, Límites de consistencia, Peso específico).

Este ensayo se debe realizar máximo hasta los 60 golpes en 6 pulgadas, ya que, después de estelímite, introducir el equipo de perforación dentro del suelo puede causar daños al mismo. Cuandotenemos este caso, se dice que existe RECHAZO (este caso puede corresponder a roca, grava o un

suelo de alta resistencia).

A partir del N del ensayo de S.P.T. se pueden determinar la densidad relativa de los suelosgranulares y la consistencia de los suelos cohesivos. Además, este valor puede utilizarsedirectamente para determinar presiones admisibles, potencial de licuefacción de los suelos, entre

otros.

Las relaciones con la densidad relativa de los suelos granulares y la consistencia de los suelos

cohesivos es la siguiente:

DENSIDAD RELATIVA (Suelo Granular)

N (S.P.T.)

Muy suelta < 4

Suelta 4 – 10

Compacta 10 - 30

Densa 30 – 50

Muy Densa > 50



Página | 89

CONSISTENCIA (Suelos Cohesivos)

N (S.P.T.) qu (Kg./cm2)

Resistencia a la Compresión Simple

Muy blanda < 2 < 0,25

Blanda 2 a 4 0,25 a 0,50

Mediana 4 a 8 0,50 a 1,00

Compacta 8 a 15 1,00 a 2,00

Muy compacta 15 a 30 2,00 a 4,00

Dura > 30 > 4



PRUEBA DE AUSCULTACIÓN DINÁMICA CON EL CONO TIPO PECKNORMA NTP E 0.50

El cono Peck es un método dinámico de auscultación consistente en el hincado en el subsuelo deuna barra de 2 pulgadas de diámetro, provista en su extremo inferior, de una punta cónica de 2.5

pulgadas de diámetro y ángulo de 60°. La hinca se efectúa en forma continua empleando un martillode 140 libras de peso y 30 pulgadas de caída, registrándose el número de golpes requerido por cada

15 centímetros de penetración; los resultados se presentan en un registro continuo de número degolpes por cada 30 centímetros de penetración.

La relación entre los resultados del cono Peck con el ensayo estándar de penetración S.P.T. es lasiguiente:

- Suelos cohesivos (arcillas y limos) N = 1.0 Cn- Suelos granulares (arenas y gravas) N = 0.5 Cn

Donde: N = Número de golpes por 30 cm de penetración en el ensayo de S.P.T.Cn = Número de golpes por 30 cm de penetración mediante auscultación con cono Peck.

Las auscultaciones dinámicas son ensayos que requieren estudios adicionales en suelos para suinterpretación, este tipo de pruebas no reemplazan al Ensayo de Penetración Estándar (SPT).

No deben ejecutarse ensayos con cono tipo Peck en el fondo de calicatas debido a la pérdida de

confinamiento. Para determinar las condiciones de cimentación en base a auscultaciones dinámicas,debe conocerse previamente la estratigrafía del terreno obtenida en base a la ejecución de calicatas,trincheras o perforaciones.

El uso de cono tipo Peck, se recomienda hasta 8 metros de profundidad. En ningún caso se debe

superar los 10 metros.

INFORME DEL LABORATORIO 6

Se presentará un informe por cada grupo el cual estará formado por 4 alumnos máximo. El informe

contendrá lo siguiente:

1 - Normas correspondientes a cada ensayo ejecutado

Guía MS.pdf

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