informe mecánica de suelos

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER INGENIERIA AMBIENTAL VI SEMESTRE FUNDAMENTOS DE MECANICA DE SUELOS 2014

INFORME DE LABORATORIO ANALISIS GRANULOMETRICO Y

DETERMINACION DE LIMITE LQUIDO Y PLASTICO

PRESENTADO POR:

CRISTIAN FABIAN ESTEVEZ JIMENEZ

MIGUEL MAURICIO DIAZ QUINTERO

AURA CRISTINA VILLALOBOS LOZANO

IRENE BLANCO

NATALIA MARIA LOPEZ SUAREZ

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER

FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS Y DEL AMBIENTE

INGENIERIA AMBIENTAL

SAN JOSE DE CCUTA

2014


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INFORME DE LABORATORIO ANALISIS GRANULOMETRICO Y

DETERMINACION DE LIMITE LQUIDO Y PLASTICO

PRESENTADO POR:

CRISTIAN FABIAN ESTEVEZ JIMENEZ 1650010

MIGUEL MAURICIO DIAZ QUINTERO 1650320

AURA CRISTINA VILLALOBOS LOZANO 1650359

IRENE BLANCO 1650428

NATALIA MARIA LOPEZ SUAREZ 1650479

PRESENTADO A:

ING. PEALOZA LOPEZ ALICE LEONOR

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER

FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS Y DEL AMBIENTE

INGENIERIA AMBIENTAL

SAN JOSE DE CCUTA

2014


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CONTENIDO

Pg.

INTRODUCCIN 4

1. OBJETIVOS 5

1.1 OBJETIVO GENERAL 5

1.2 OBJETIVOS ESPECFICOS 5

2. MARCO TEORICO 6

2.1 SUELOS 6

2.1.1 Clasificacin de suelos 7

2.1.2 Anlisis granulomtrico 8

2.1.3 Granulometra por tamizado 10

2.1.4 ndice de plasticidad 11

2.2 PROCEDIMIENTO 13

3. ESQUEMA DE TRABAJO DEL LABORATORIO 15

4. DATOS Y RESULTADOS 18

CONCLUSIONES 22

BIBLIOGRAFA 23


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INTRODUCCION

La geotecnia es la rama de la geologa que trata de la aplicacin de los principios

geolgicos en la investigacin de los materiales naturales -como las rocas- que

constituyen la corteza terrestre implicados en el diseo, la construccin y la

explotacin de proyectos de ingeniera civil, como autopistas, vas frreas,

puentes, presas, oleoductos, acueductos, unidades habitacionales, sitios de

confinamiento y edificios en general.

El mtodo del Sistema Unificado de Clasificacin de Suelos, requiere obtener la

informacin pertinente sobre algunas las caractersticas esenciales del suelo a

estudiar. Esta informacin se obtiene a partir de dos pruebas de laboratorio

normadas por la ASTM International, las pruebas necesarias para obtener los

datos para poner clasificar el suelo son el contenido de humedad, el anlisis

granulomtrico y los lmites lquidos y plstico y el ndice de plasticidad. Los cuales

permiten obtener la distribucin de tamaos de partcula del suelo y los contenidos

de humedad de frontera entre diferentes estados de consistencia.

Los ensayos en el laboratorio de mecnica de suelos es imprescindible para poder

comprender y entender a fondo todo sobre el comportamiento que presenta el

suelo, estos estudios son necesarios para poder reconocer las caractersticas y

condiciones que presenten dependiendo de su clasificacin.


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OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Realizar ensayos de laboratorio que nos permitan clasificar el suelo de forma

general y especfica segn el sistema de clasificacin SUCS.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Determinar la distribucin de tamaos de partcula de una muestra de suelo

mediante un anlisis granulomtrico por tamizado.

Conocer la gradacin del suelo estudiado mediante la obtencin de la curva

de distribucin granulomtrica del suelo.

Determinar el lmite lquido (LL) y el lmite plstico (LP), y el ndice de

plasticidad a partir de la carta de plasticidad.


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MARCO TEORICO

SUELOS

El suelo es una mezcla de minerales, materia orgnica, bacterias, agua y aire.

Se forma por la accin de la temperatura, el agua, el viento, los animales y las

plantas sobre las rocas. Estos factores descomponen las rocas en partculas muy

finas y as forman el suelo; la formacin de dos centmetros de suelo tarda siglos!

Existen muchas clases de suelo. Esto se debe a que las rocas, el clima, la

vegetacin varan de un sitio a otro.

El suelo es una compleja mezcla de material rocoso fresco y erosionado, de minerales disueltos y re depositados, y de restos de cosas en otro tiempo vivas.

Estos componentes son mezclados por la construccin de madrigueras de los animales, la presin de las races de las plantas y el movimiento del agua subterrnea.

El tipo de suelo, su composicin qumica y la naturaleza de su origen orgnico son importantes para la agricultura y, por lo tanto, para nuestras vidas.

Existen muchos tipos de suelos, dependiendo de la textura que posean. Se define textura como el porcentaje de arena, limo y arcilla que contiene el suelo y sta determina el tipo de suelo que ser.


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PROCESO DE FORMACIN

Segn el proceso de formacin el suelo puede ser:

Sedimentario. En este tipo de suelo, las partculas se formaron en un lugar

diferente, y fueron transportadas y se depositaron en otro emplazamiento;

Residual. Este suelo se ha formado por la meteorizacin de las rocas en el

mismo local donde ahora se encuentra, con escaso o nulo desplazamiento de

las partculas;

Relleno artificial. Estos son construidos por el hombre para los ms diversos

fines

CLASIFICACIN DE SUELOS

La clasificacin de suelos es una categorizacin sistemtica de suelos basado en

caractersticas distintivas y en criterios de uso. Una clasificacin de suelos es muy

dinmica, en s mismo de la estructura del sistema, a las definiciones de clases, y

finalmente en la aplicacin a campo. Puede ser una forma aproximada de las

perspectivas de pedognesis y de morfologa de suelo. Conceptos diferentes de

pedognesis, y diferencias en la significancia de los desarrollos morfolgicos a los

varios usos de la tierra afectan la aproximacin a la clasificacin. Adems de esas

diferencias, en un sistema bien construido, los criterios clasificatorios similares de

grupo hacen que las interpretaciones no varen ampliamente. La aplicacin exitosa

al campo es un desafo, ya que hay naturaleza compleja en la formacin de los

suelos, y la opacidad inherente de los recursos edficos.

Se denomina distribucin granulomtrica de un suelo a la divisin del mismo en diferentes fracciones, seleccionadas por el tamao de sus partculas componentes; las partculas de cada fraccin se caracteriza porque su tamao se encuentra comprendido entre un valor mximo y un valor mnimo, en forma correlativa para las distintas fracciones de tal modo que el mximo de una fraccin es el mnimo de la que le sigue correlativamente.

En suelos gruesos (gravas, arenas y limos no plsticos), de estructura simple, la caracterstica ms importante para definir su resistencia es la compacidad; la angulidad de los granos y la orientacin de las partculas juegan tambin un papel importante, aunque menor.

Los suelos gruesos con amplia gama de tamaos (bien graduado) se compactan mejor, para una misma energa de compactacin, que los suelos muy uniformes


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(mal graduado). Esto sin duda es cierto, pues sobre todo con vibrador, las partculas ms chicas pueden acomodarse en los huecos entre las partculas ms grandes, adquiriendo el contenido una mayor compacidad.

ANLISIS GRANULOMTRICO

Una de las razones que han contribuido a la difusin de las tcnicas granulomtricas es que, en cierto sentido, la distribucin granulomtrica proporciona un criterio de clasificacin. Los conocidos trminos arcilla, limo, arena y grava tiene tal origen y un suelo se clasificaba como arcilla o como arena segn tuviera tal o cual tamao mximo. La necesidad de un sistema de clasificacin de suelos no es discutible, pero el ingeniero ha de buscar uno en que el criterio de clasificacin le sea til.

La grfica de la distribucin granulomtrica suele dibujarse con porcentajes como ordenadas y tamaos de las partculas como abscisas. Las ordenadas se refieren a porcentaje, en peso, de las partculas menores que el tamao correspondiente. La representacin en escala semilogartmica resulta preferible a la simple presentacin natural, pues en la primera se dispone de mayor amplitud en los tamaos finos y muy finos, que en escala natural resultan muy comprimidos.

La forma de la curva da idea inmediata de la distribucin granulomtrica del suelo; un suelo constituido por partculas de un solo tamao estar representado por una lnea vertical, una curva muy tendida indica gran variedad en tamaos (suelo bien graduado)

Medicin con mallas: este anlisis mecnico es el usado principalmente en suelos gruesos y su principio consiste en ordenar en forma descendente una serie de mallas este mtodo de medicin por mallas es muy utilizado para clasificar suelos gruesos sin embargo puede presentarse problemas para que pasen las partculas por las mallas ms finas.

Los granos que conforman en suelo y tienen diferente tamao, van desde los

grandes que son los que se pueden tomar fcilmente con las manos, hasta los

granos pequeos, los que no se pueden ver con un microscopio. El anlisis

granulomtrico al cul se somete un suelo es de mucha ayuda para la

construccin de proyectos, tanto estructuras como carreteras porque con este se

puede conocer la permeabilidad y la cohesin del suelo. Tambin el suelo

analizado puede ser usado en mezclas de asfalto o concreto. Los Anlisis

Granulomtricos se realizaran mediante ensayos en el laboratorio con tamices de

diferente enumeracin, dependiendo de la separacin de los cuadros de la maya.

Los granos que pasen o se queden en el tamiz tienen sus caractersticas ya

determinadas. Para el ensayo o el anlisis de granos gruesos ser muy


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recomendado el mtodo del Tamiz; pero cuando se trata de granos finos este no

es muy preciso, porque se le es ms difcil a la muestra pasar por una maya tan

fina; Debido a esto el Anlisis granulomtrico de Granos finos ser bueno utilizar

otro mtodo.

GENERALIDADES El tamao de los granos de un suelo se refiere a los dimetros de las partculas que lo forman, cuando es indivisible bajo la accin de una fuerza moderada. Las partculas mayores son las que se pueden mover con las manos, mientras que las ms finas por ser tan pequeas no pueden ser observadas con un microscopio. FINALIDAD

Determinar la cantidad en % de diversos tamaos que constituyen el suelo, en cuanto al total de la muestra utilizada.

Su finalidad es obtener la distribucin por tamao de las partculas presentes en una muestra de suelo. As es posible su clasificacin


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mediante sistemas como AASHTOo USCS, el ensayo es importante, ya que gran parte de los criterios de aceptacin de suelos para ser utilizados en bases u sub-bases de carreteras, presas de tierra o diques, drenajes, etc., depende de este anlisis.

Conocer y definir ciertas caractersticas importantes del suelo como son: La Permeabilidad, Cohesin, altura de ascenso capilar, y facilidad de drenaje.

GRANULOMETRIA POR TAMIZADO Es un proceso mecnico mediante el cual se separan las partculas de un suelo en sus diferentes tamaos, denominado a la fraccin menor (Tamiz No 200) como limo, Arcilla y Coloide. Se lleva a cabo utilizando tamices en orden decreciente. La cantidad de suelo retenido indica el tamao de la muestra, esto solo separa una porcin de suelo entre dos tamaos. CURVA GRANULOMTRICA

Una curva granulomtrica nos indica en general el tamao de los granos y la buena o mala graduacin de estos. A partir de la curva de distribucin granulomtrica pueden obtenerse dos importantes indicadores que caracterizan aun suelo COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD Definido originalmente por Terzaghi y Peck, se utiliza para evaluar la uniformidad del tamao de las partculas de un suelo. Se expresa como la relacin entre D60 Y D10

D60= el dimetro o tamao por debajo del cual queda el 60% del suelo, en peso.


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D10= el dimetro o tamao por debajo del cual queda el 10% del suelo, en peso.

El coeficiente de uniformidad (Cu) representa la extensin de la curva de distribucin

granulomtrica, es decir, a mayor extensin de esta curva, se tendr una mayor variedad de

tamaos, lo que es propio de un suelo bien graduado generalmente esto se cumple en arenas

para un Cu > 6, y en gravas con un Cu >4.

COEFICIENTE DE CURVATURA Se define el coeficiente de curvatura como CC. Siendo Dx la abertura del tamiz por el que pasa el x% de la muestra. Este coeficiente refleja la curvatura de la curva granulomtrica. Los suelos bien graduados tienen valores de este coeficiente comprendidos entre 1 y 3.

INDICE DE PLASTICIDAD

LIMITE LQUIDO

La frontera convencional entre los estados semilquido y plstico fue llamada

estado lquido; Atterberg lo defini en trminos de ciertas tcnicas de laboratorio

que consista en colocar el suelo remoldeado en una capsula, formando en el

suelo una ranura de espesor de dos milmetros en toda la parte profunda, y en

cerrar la ranura golpeando secamente la capsula contra una superficie dura; el

suelo tena el contenido de agua correspondiente al lmite liquido cuando los

bordes inferiores de la ranura se juntan sin mezclarse al cabo de cierto nmero de

golpes.

LIMITE PLASTICO

La prueba para la determinacin del lmite plstico como la defini Atterberg, no

especifica el dimetro a que se debe llegar al formar el cilindro de suelo requerido.

Terzaghi agrego la condicin de que el dimetro sea de 3mm. La formacin de los

rollitos se hace usualmente sobre una hoja de papel totalmente seca, para

acelerar la perdida de humedad del material; es frecuente efectuar el rolado sobre

una placa de vidrio. Cuando los rollitos llegan a los 3mm, se doblan y presionan,


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formando una pastilla que vuelve a rolarse, hasta que en los 3mm ocurra el

desmoronamiento y agrietamiento; en tal caso se determina su contenido de agua

que es el lmite plstico.

GRAFICA PARA HALLAR EL INDICE DE PLASTICIDAD

MATERIALES

GRANULOMETRIA

Tamices (3, 2 , 2, 1 , 1, , , 3/5, , No 4, No 10, No 40, No

60, No 100, No200

Taras

Muestra de suelo

Balanza

LIMITE LQUIDO

Taras respectivamente pesadas

Esptula convencional para pulir y homogenizar la superficie de la muestra

en la copa de Casagrande.

Balanza

Copa de Casagrande


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Horno

Ranurador

LIMITE PLASTICO

Taras respectivamente pesadas

Balanza

Horno

Una superficie lisa, por ejemplo tabla de madera para amasar el suelo.

PROCEDIMIENTO

GRANULOMETRA

Pesar la muestra dada en la balanza de mayor capacidad.

Tamizar la muestra a travs de la serie de tamices gruesos.

Pesar las porciones retenidas en cada tamiz de la serie gruesa.

Tamizar la muestra no retenida en la serie de tamices gruesos a travs de

la serie de tamices finos.

Pesar las porciones retenidas en cada tamiz de la serie fina.

Pesar el fondo

LIMITE LQUIDO, PLSTICO E NDICE DE PLASTICIDAD

LIMITE LQUIDO

Homogenizar, dividir las partculas compactas la muestra de suelo

golpeando con la masa de goma.

Se toma una parte representativa de la muestra con partculas inferiores a

0,4 mm, coloca en un recipiente y se agrega agua hasta cubrirla, se amasa

hasta tener una masa consistente.

se instala una parte de masa en la cazuela de casa grande.

Realizamos un surco o abertura con el acanalador de Casagrande sobre la

masa de la cazuela.

Con la manivela procedemos a realizar los diferentes golpes y contamos

hasta que momento que se unan las paredes del surco en la masa de

muestra.

Hay que hacer una determinacin entre 15 y 25 golpes y otra determinacin

entre 25 y 35 golpes, teniendo en cuenta que el nmero de golpes


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disminuye al aumentar la cantidad de agua destilada que se aade para

realizar el amasado.

Para cada una de estas determinaciones se toma una porcin entre 10 g y

15 g del suelo prximo a las paredes del surco, en la parte donde se cerr,

y se determina su humedad por secado en estufa.

LIMITE PLSTICO

Se toma una parte representativa de la muestra con partculas inferiores a

0,4 mm, coloca en un recipiente y se agrega agua hasta cubrirla, se amasa

hasta tener una masa consistente con la que se pueda formar con facilidad

una bola.

Se moldea la mitad de la muestra en forma de elipsoide y, a continuacin

se hace rodar entre los dedos de la mano y la superficie lisa con la presin

estrictamente necesaria para que se formen cilindros, El ritmo de esta

operacin debe ser tal que la mano se mueva hacia delante y hacia atrs.

Se hace rodar hasta forma un cilindro de 3 mm hasta que se resquebraje el

material.

Se colocan porciones de material y se pesan, determinamos la humedad

por estufa.

Se repite con otra parte de la muestra el mismo procedimiento.


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ESQUEMA DE TRABAJO DEL LABORATORIO

El laboratorio se dividi en dos partes, inicialmente se trabaj con la clasificacin

de la arcilla y posteriormente con la clasificacin granular, a continuacin se

describirn los pasos realizados en cada una de las partes.

CLASIFICACIN DE SUELO GRANULAR:

1. Se pesan 4 kg de un muestra de

un tipo de suelo para hacerlos

pasar por los tamices

2. Se pasan con cuidado los 4 kg de

la muestra de suelo por los

tamices verifican do que en cada

uno de los tamices quede el

tamao de suelo correcto


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3. Dividir los tamices y sacar la parte

de la muestra de suelo que quedo

en el para as poder pesar en una

balanza y tomar los datos de lo

que quedo en cada uno de los

tamices.

CLASIFICACIN DE SUELO ARCILLOSO:

1. Se tomo una muestra de

aproximadamente 200 g de arcilla

2. Se le agrego agua con el fin de

obtener una masilla uniforme


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3. Se toma una muestra y se coloca

en la cazuela de Casagrande,

donde se comienza a golpear la

muestra.

4. En el primer ensayo que cierra,

se toma una muestra y se coloca

en un recipiente especial, para

llevar al horno y posteriormente

conocer el contenido de humedad

(limite lquido). De la misma

muestra tomada en este mismo

ensayo, se toma una parte y se

procede a determinar el lmite

plstico de la arcilla. Despus de

formar los bastones (12 en total),

se llevan al horno en un recipiente

previamente pesado. All en el

horno la muestra permanece

durante 24h


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DATOS Y RESULTADOS

GRANULOMETRIA

PESO INICIAL 4000g

PERDIDA 14,8 g

PESO TAZA 51,2 g

NUMERO TAMIZ

ABERTURA (mm)

PESO RETENIDO(g) % RETENIDO % PASA

1(1/2)" 38,1 162,5 4,077587072 95,92241293

1" 25,4 1095 27,47666366 68,44574927

3/4" 19,05 334 8,381009736 60,06473954

1/2" 12,7 366 9,183980729 50,88075881

3/8" 9,53 275 6,900531968 43,98022684

N 4 4,76 307 7,703502961 36,27672388

N8 2,36 312,7 7,846532169 28,43019171

N10 2 76,7 1,924621098 26,50557061

N16 1,18 282,6 7,091237579 19,41433303

N30 0,6 225,8 5,665964067 13,74836897

N40 0,5 222,4 5,580648399 8,167720566

N60 0,3 119,7 3,003613369 5,164107197

N100 0,15 74,2 1,861888989 3,302218207

FONDO 131,6 3,302218207 0

TOTAL 3985,2 100


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ANALISIS GRAFICA

D60 19

D30 3

D10 0,54

RESULTADOS

CU 35,1851852

CC 0,87719298

ANALISIS DE RESULTADOS

*Segn el anlisis del tamiz N100 es un suelo granular *Nos indica que es una grava porque l % que pasa el tamiz N4 es menor al 50%

*Para las gravas, es W si u >4 y 1


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LIMITE LIQUIDO

DATOS 1(N30) 2(N34) 3(N25) 4(N5)

1 peso tara 4,9 5,4 5,2 5,4

2 peso tara+ muestra hmeda 22 29,8 21 21

3 peso tara + muestra seca 17 22 15 14

4 peso agua (2-3) 5 7,8 6 7

5 peso solidos (3-1) 12,1 16,6 9,8 8,6

6 %W (4/5) 41,3223 46,988 61,224 81,395

7 N GOLS 39 28 22 17

LIMITE PLASTICO 1(N89) 2(N17) 3(N6)

1 peso tara 6 5,4 5,9

2 peso tara+ muestra hmeda 7 7,6 7,7

3 peso tara + muestra seca 6,7 7 7,1

4 peso agua (2-3) 0,3 0,6 0,6

5 peso solidos (3-1) 0,7 1,6 1,2

6 %W (4/5) 42,8571 37,5 50

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 10 20 30 40 50

%W

N GOLPES


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ANALISIS LIMITE PLASTICO

ANALISIS LIMITE LIQUIDO

LP 43,452381

LL 60,305


LL-LP 16,852619

ANALISIS DE RESULTADOS SEGN GRAFICA

Si analizamos el limite liquido con el ndice de

plasticidad observamos que es un suelo MH


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CONCLUSIONES

Tanto el limite liquido como el plstico dependen del contenido de humedad

que estos poseen

Con los ensayos realizados en el laboratorio hemos podido aprender la

manera adecuada de utilizar los materiales y los pasos a seguir para poder

determinar el limite lquido y plstico

El mtodo del tamizado fue el elegido para clasificar la muestra debido a la

facilidad y sencillez con el que se realizo

Al realizar este tipo de ensayo pueden haber factores que alteran los

resultados obtenidos, para decir que fue un buen tamizado las prdidas no

pueden ser muy grandes menos de 30g de prdidas se considera un buen

tamizado


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BIBLIOGRAFIA

http://mecanicadelossuelos.blogspot.com/p/limite-plastico.html

http://www.tec-digital.itcr.ac.cr/file/3255755/informe

informe mecánica de suelos

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