RELACIONES VOLUMETRICAS Y GRAVIMETRICAS DE LOS SUELOS

GEOTECNIA I

TABLA DE CONTENIDO

Introduccion………..………………………………………………………………………1

Justificacion………………………………………………………………………………..2

Objetivos……………………………………………………………………………………3

Marco teorico………………………………………………………………………………4

Calculos y resultados……………………………………………………………………..5

Solucion de preguntas……………………………………………………………………9

Analisis y resultados…………………………………………………………………..…10

Conclusiones……………………………………………………………………………..11

Bibliografia……………………………..…………………………………………………12

INTRODUCCIÓN

Siendo el suelo un medio poroso se le puede considerar formado normalmente por tres fases: solida, liquida y gaseosa.

La fase solida está constituida por las partículas minerales del suelo, la liquida por el agua que llena parcial o totalmente los vacíos del suelo y la gaseosa está constituida en mayor parte por aire. Los suelos también pueden comprenderse en tan solo dos fases, una sólida y una liquida lo que se conoce como suelo saturado.

Entre estas fases de definen un conjunto de relaciones que se refieren a sus pesos y volúmenes las cuales sirven para conocer algunas de las propiedades de los suelos.

En laboratorio se llevara a cabo un ensayo para determinar las relaciones gravimétricas y volumétricas para una muestra determinada de suelo, de la cual se obtendrán resultados que posteriormente serán analizados.

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JUSTIFICACIÓN

Las relaciones volumétricas y gravimétricas son de gran importancia ya que observamos el manejo comprensible de las propiedades mecánicas de los suelos y un completo dominio de su significado y sentido físico.

El comportamiento del suelo como materia de sustentación o material de construcción depende del tipo de partículas que lo constituyen y las proporciones de aire y agua que contienen, la determinación de estas características y comportamientos es indispensable para considerarlo como un elemento estructural y analizar la forma en que interactúan.

En cualquier tipo de construcción se manejan agregados por lo que es de suma importancia conoces sus relaciones volumétricas y gravimétricas porque generalmente los agregados se manejan por peso y volumen.

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OBJETIVOS

Introducir al estudiante al concepto de pesos unitarios seco, parcialmente saturado y saturado, relación de vacío, estructura del suelo.

Determinar el valor numérico de las relaciones de volúmenes en base a los datos de las pruebas de humedad y gravedad específica.

Identificar cuáles son las relaciones volumétricas y gravimétricas que son constantes en las diferentes fases en las que se encuentre el suelo.

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MARCO TEORICO

La determinación de las relaciones volumétricas de los suelos es importantísima, para el manejo compresible de las propiedades mecánicas de los suelos y un completo dominio de su significado y sentido físico; es imprescindible para poder expresar en forma asequible los datos y conclusiones de la Mecánica de Suelos. Su determinación es, en principio muy sencilla pero se experimenta considerable dificultad cuando se refiere absoluta exactitud, es necesario un estudio cuidadoso de todos los aspectos y observaciones.

Se entiende por Relaciones Volumétricas, las relaciones de volúmenes como:

Relación de Vacío “e”. Se llama Relación de Vacíos, Oquedad o Índice de poros a la relación entre el volumen de los vacíos y el de los sólidos de un suelo 𝑒=𝑉𝑣𝑉𝑠La cual puede variar de cero hasta infinito, en la práctica no suele hallarse valores menores de 0.25 (arenas muy compactas con finos) ni mayores de 15, en caso de arcillas comprensibles.

b) Porosidad “n”. Es la relación entre su volumen de vacíos y el volumen de su masa. Se expresa como porcentaje o al tanto por uno 𝑛=𝑉𝑣𝑉𝑚𝑥100

Esta relación puede variar de 0 (en un suelo ideal con solo fase sólida a 100 (espacio vacío). Los valores reales suelen oscilar entre 20% y 95%

c) Grado de Saturación. Es la relación entre su volumen de agua y el volumen de sus vacíos. Se expresa en porcentaje o al tanto por uno 𝑆𝑤=𝑉𝑤𝑉𝑣𝑥100

Varía de cero (Suelo Seco) a 100% (Suelo totalmente saturado).

En las fórmulas anteriores:

Vv: Volumen de vacío

Vw: Volumen de agua

Vs: Volumen de los sólidos

Vm: Volumen de la muestra

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EQUIPOS

Recipiente de volumen conocido

Cantidad de grava arenosa secada al horno

Balanza de sensibilidad 0.1 gr

Probeta graduada de 500 ml

CALCULOS Y RESULTADOS

W del beaker=165.8g

Vol beaker=500ml

W beaker+muestra=860g

W s=695.1

Vol .adicionado para saturar parcialmente=138ml

Wmuestra parcialmente saturada=829.8g

Vol . parasaturar completamente=155ml

W muestra saturada100%=972g

Peso específico seco:

γd=W s

V= 695.1g500 cm3

=1.39 gcm3

Peso específico saturado:

γsat=W sat

V= 972g500cm3

=1.994 gcm3

Peso específico húmedo:

γ=WV

= 829.8 g500 cm3

=1.66 gcm3

Relación de vacíos:

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e=V vV s

;

V v :vol .de vacio=Vol .de aguausada para saturar100%=155 cm3

V s : vol . de los soidos=vol .del recipiente−vol . de aguausada parasaturar 100%=¿500−155=345 cm3

e=155cm3

345cm3=0.449

Porosidad:

n=V v

V∗100%=155 cm

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500 cm3∗100%=31%

Grado de saturación:

Sr=V wV v

∗100%=138 cm3

155 cm3∗100%=89%

Contenido de humedad:

Suelo parcialmente saturado:

w=Ww

Ws=829.8g−695.1g

695.1g∗100%=19.379%

Suelo saturado:

w=Ww

Ws=972g−695.1g

695.1g∗100%=39.836%

Gravedad especifica:

Gs=W s

V s∗γw= 695.1 g

345 cm3∗1 gcm3

=2.015

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MUESTRA DE ARCILLA

W arcilla=22g

W arcilla+cera=30.2

Vol arcilla+cera=20cm3

Calculamos el peso de la arcilla:

W cera=30.2g−22g=8.2 g=mcera

Teniendo la masa de la arcilla y sabiendo que la densidad de la cera es 0.9gcm3

,

calculamos su volumen

ρcera=mceraV cera

→V cera=mceraρ cera

= 8.2g

0.9 gcm3

=9.111cm3

Por lo tanto:

V arcilla=20 cm3−9.111 cm3=10.889 cm3

Peso unitario húmedo:

γ=WV

= 22 g10.889 cm3

=2.02 gcm3

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Relaciones de fase:

Suelo grueso

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SOLUCION DE PREGUNTAS

1. ¿Cuáles son los valores típicos de la gravedad específica de los sólidos?

2. Defina grado de saturación. Es posible para un suelo tener un grado de saturación de 120%? Explique.

Se define como la razón del volumen de agua al volumen de vacíos y se expresa en % o:

Sr=V wV v

∗100

No es posible que un suelo posea un grado de saturación de 120%, ya que para que exista una saturación máxima el valor debe ser del 100%, esta situación se da cuando se ocupa totalmente el volumen de vacíos del recipiente, con agua.

3. Mencione que relaciones son independientes del estado de humedad de un suelo (fases).

La gravedad específica, la relación de vacíos y la porosidad.

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ANÁLISIS DE RESULTADOS

Los valores extremos que se obtienen en la práctica para suelos granulares se encuentran notablemente limitados por los valores teóricos. Los rangos típicos son los siguientes. Arenas bien graduadas: e = 0,43 - 0,67, n = 30 % - 40 %, Al ser e=0.449 y n=31% el suelo ensayado se concibe como una arena bien gradada, de acuerdo a los anteriores criterios. También podemos afirmar que la muestra de suelo presenta un grado de saturación alta, pues este es de 89%, con lo que se deduce que tiene un grado de compactación alto. De acuerdo a la gravedad específica hallada (2,015) se llega a que suelo posee características consolidadas, propias de boleos y granos bastante densos.

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CONCLUSIONES

El peso unitario es el peso por unidad de volumen (total) de la parte solida de un suelo y variando para los casos en el que la muestra está seca, parcialmente saturada y completamente saturada.

La relación de vacíos indica la proporción o idea de la cantidad de espacios vacíos que posee un suelo o una muestra de este.

Entre las relaciones volumétricas tenemos algunas que se mantienen constantes para las diferentes fases en las que se encuentre el sólido, estas son, el peso y volumen de la parte sólida o seca, el peso específico del fluido con el que se esté saturando la muestra y el peso total de la muestra.

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BIBLIOGRAFIA

1. Das, Braja M. Fundamentos de Ingeniería geotécnica2. GUIA DE LABORATORIO.3. http://fjq.cl/2010/01/tablas-para-valores-tipicos-de-gravedad.html

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