mecanica de suelos suelo doc ok

UNIVESIDAD NACIONAL DE SAN MARTÍN

MECANICA DE SUELOS

MECANICA DE SUELOS

INTRODUCCION

En Mecánica de Suelos (MS) se estudia las propiedades y comportamiento del suelo, como

material de construcción o soporte de estructuras (terreno de fundación), básicamente de

cimentaciones que son los elementos que transmiten las cargas de la estructura al terreno.

Se sirve de la recolección y análisis de muestras, para luego obtener sus resultados y

determinación de sus características físicas y mecánicas, las cuales serán aplicadas en los

diseños de las distintas obras de ingeniería.

El ingeniero civil debe enfrentarse con diversos

e importantes problemas, planteados por el

terreno y sí todas las estructuras: edificios,

puentes, carreteras, túneles, muros, torres,

canales, presas, etc. deberán cimentarse sobre

la superficie de la tierra o dentro de ella (sub

suelo), y para que una estructura se comporte

satisfactoriamente, debe poseer una cimentación adecuada.

Cuando el terreno firme o resistente está próximo a la superficie, una forma viable de transmitir al

terreno las cargas concentradas de los muros o columnas de un edificio es mediante zapatas. Un

sistema de zapatas se denomina cimentación superficial.

Cuando el terreno denso (compacto) no está próximo a la superficie, un sistema habitual para

transmitir el peso de una estructura al terreno es mediante elementos verticales como pilotes o

caissons.

El suelo es el material de construcción más abundante del mundo y en muchas zonas constituye,

de hecho, el único material disponible localmente. Cuando el ingeniero emplea el suelo como

material de construcción debe seleccionar el tipo adecuado de suelo, así como el método de

colocación y, luego, controlar su colocación en obra. Ejemplos de suelo como material de

construcción son las presas de tierra, pavimentos, rellenos, terraplenes, etc.

La topografía, otro problema común así cuando la superficie del terreno no es horizontal y existe

una componente del peso que tiende a provocar el deslizamiento del suelo. Si a lo largo de una

superficie potencial de deslizamiento, los esfuerzos tangenciales debidos al peso o cualquier otra

1

UNIVESIDAD NACIONAL DE SAN MARTÍNMECANICA DE SUELOS

causa (como agua de filtración, peso de una estructura o fuerzas horizontales producidas por un

terremoto) superan la resistencia al corte del suelo, se produce el deslizamiento de una parte del

terreno.

Las otras estructuras muy ligadas a la mecánica de suelos son aquellas construidas bajo la

superficie del terreno como las alcantarillas y túneles, entre otros, y que están sometidas a las

fuerzas que ejerce el suelo en contacto con las mismas.

Las estructuras de contención, son otro problema a resolver con el apoyo de la mecánica de

suelos, entre las más comunes están los muros de gravedad, los tablestacados, las pantallas

ancladas y los muros en tierra armada.

El suelo por su complejidad requiere ser estudiado en forma minuciosa con pericia y precisión, de

lo cual depende la seguridad y vida útil de cualquier obra de construcción civil.

Antes los problemas de mecánica de suelos se resolvían en forma empírica o por tanteos,

trayendo como consecuencia riesgo de seguridad y economía.

La reparación de fallas o defectos en la cimentación por lo general son costosas. Muchas veces se

descubren después que la estructura ha estado en uso durante años. Generalmente el problema

se debe al análisis inadecuado de la ingeniería y por no tomar en cuenta ciertas condiciones

predecibles.

PRIMERA UNIDAD: Definición, Origen y formación, Clases, Textura y estructura de los suelos.

1.1.SUELO

Es el estrato suelto de material sin consolidar provenientes de la meteorización de la roca.

Es una mezcla de partículas sólidas, líquidas y gaseosas.

Es una pequeña capa formada por la desintegración y descomposición de los últimos

niveles de la corteza terrestre de nuestro planeta tierra.

1.2. ORIGEN Y FORMACIÓN DE LOS SUELOS

La corteza terrestre es atacada principalmente por el aire y las aguas, siendo los

medios de acción de estas sustancias sumamente variadas. Todos los mecanismos de

ataque pueden incluirse en dos grupos:

2


a. DESINTEGRACIÓN MECÁNICA.- Es la intemperización de las rocas por

agentes físicos, estos agentes son:

Cambios de temperatura

Congelación del agua

Organismos y plantas.

Todos estos agentes llegan a formar el suelo (arenas, limos y solo en casos

especiales arcillas).

b. DESCOMPOSICIÓN QUIMICA.- Se refiere a la acción de agentes que atacan a

las rocas modificando su constitución mineralógica o química, el principal agente

es el agua, siendo los mecanismos de ataque, la oxidación, la hidratación y la

carbonatación. Los efectos químicos de la vegetación juegan un papel no

despreciable.

Estos mecanismos generalmente producen arcilla como último producto, todos

los efectos anteriores suelen acentuarse con los cambios de temperatura, por lo

cuál es frecuente encontrar formaciones arcillosas de importancia en zonas

húmedas y cálidas, mientras que son típicas de zonas más frías formaciones

arenosas o limosas, más gruesas.

En los desiertos cálidos, la falta de agua hace que los fenómenos de

descomposición no se desarrollen, por lo cual la arena predomina en estas

zonas.

ESQUEMA DE LA DESCOMPOSICION QUIMICA

1.3. CLASES DE SUELOS

a. Suelos residuales.- Son producto del ataque de los agentes del intemperismo,

pueden quedarse en el lugar directamente sobre la roca de la cual se derivan.

3

HIDRATACIÓN

CARBONATACIÓN

OXIDACIÓN

PRODUCTO ROCA LIMOS Y ARCILLAS

AGUA


b. Suelos Transportados.- Los suelos pueden ser removidos del lugar de formación,

por los mismos agentes geológicos y redepositados en otra zona. Así se generan

suelos que sobreyacen sobre otros estratos sin relación directa con ellos.

Existen en la naturaleza numerosos agentes de transporte de los cuales podemos

citar como principales los glaciares, el viento, los ríos y corrientes de agua

superficial, los mares y fuerzas de gravedad; estos factores actúan a menudo

combinadamente.

1.4. ESTRUCTURA Y TEXTURA DE LOS SUELOS

1.4.1. DEFINICIÓN.- Definimos como Estructura a la propiedad de los suelos que

produce una respuesta a los cambios exteriores y solicitaciones tales como el

agua, cargas (edificios, pavimentos, etc.) respectivamente. Esta propiedad

involucra tanto el arreglo geométrico de las partículas como a las fuerzas que

están sobre ellas, Involucra conceptos como “gradación”, “arreglo”, “vacíos”,

fuerzas ligantes y fuerzas eléctricas asociadas. Textura es la apariencia

superficial, depende del tamaño, forma y graduación de las partículas.

1.4.2. ESTRUCTURA DE LOS SUELOS GRUESOS

Predominan las fuerzas gravitacionales, depende en gran medida de la forma

de las partículas, de su tamaño y de cómo están organizadas.

Las fuerzas gravitacionales predominan por sobre otras. Así su resistencia o

comportamiento hidráulico se ven gradualmente afectados por circunstancias

tales como la orientación de las partículas o la cantidad de vacíos existentes en

su masa.

4

Suelos cohesivos

- - - - - - - - - - - - - - - - - - : : : : : : : : : : ::::::::::::::::::

GRAVAS

ARENAS

LIMOS

ARCILLAS

Limite 76 mm

Limite 4.75 mm

Suelos gruesos

Menores de 0.075 mm

ESQUEMA DE LA ESTRUCTURA Y TEXTURA DE LOS SUELOS

Suelos cohesivos


En las figuras se muestran el arreglo de sus partículas. En el gráfico (a) se

observa el arreglo denominado estado más suelto y en el (b) se observa el

arreglo denominado estado más compacto.

(a) e Máx. (b) e Mín.

Estado más suelto Estado más compacto

n = 47.6%, e = 0.91 n = 26%, e = 0.35

Notándose que la cantidad de vacíos en ambos es diferente es decir con

relación de vacíos máx. y mín. en el arreglo de este tipo de partículas, como

las partículas reales difieren de la forma esférica rara vez da un arreglo real y

en consecuencia los diferentes tamaños y formas se combinan para formar

suelos muy densos o sueltos.

Utilizando ambas estructuras se puede concluir que la segunda (densa) exige

un arreglo mejor que la primera, es decir la resistencia que pueda tener el

suelo es mayor y que las partículas menores contribuyen al soporte de cargas

y el tener menor cantidad de vacíos existe menos posibilidad de deformación.

En la naturaleza el suelo se presenta en un estado intermedio donde la relación

de vacíos podría denominarse estado natural (en) que en cierto modo

representa el grado de acomodo entre partículas.

DENSIDAD RELATIVA (Dr.)

La densidad relativa es un término relacionado con el grado de acomodo de las

partículas de un suelo. Matemáticamente puede calcularse con las ecuaciones:

La Dr%. es sinónimo de que un suelo es de partículas gruesas,

correspondiendo en valores menores, menor será la resistencia; si a mayor Dr

%. mayor será la resistencia.

5

e máx. – e nat.Dr (%) = X 100 emáx. – e mín.

Si e nat. = e máx. Dr = 0%

Si e nat. = e mín. Dr = 100%

0 % £ Dr £ 100 %

FLOCULOS FORMADOS POR

PARTÍCULAS INDIVIDUALES

VACÍOS O FANGO

LIMOS

ARCILLA


1.4.3. ESTRUCTURA DE LOS SUELOS COHESIVOS

El conocimiento de la composición interna de las láminas de arcilla es más

importante a nivel básico que a nivel ingenieril, sin embargo es útil comprender

su composición a fin de establecer su comportamiento.

Investigaciones recientes, señalan el ambiente electroquímico, que existe en el

agua, en el momento de la formación del suelo como el factor más influyente

en su futuro comportamiento y la sedimentación individual de tales estructuras,

produce las denominadas estructuras: Floculenta, Panaloide, Castillo de naipes

y Dispersa.

1.4.3.1 ESTRUCTURA FLOCULENTA (arcilla)

6

ROCA

FISICA

QUIMICA ---------------- - - - - - - - - - - - - - - - - -

GRAVA,ARENA

ARCILLA


1.4.3.2 ESTRUCTURA PANALOIDE

1.4.3.3. ESTRUCTURA EN CASTILLO DE NAIPES

1.4.3.4. ESTRUCTURA DIFUSA

COMPOSICION DE LAS ARCILLAS

Están compuestas por silicatos de Aluminio, Hierro y Silicatos de Magnesio. Con

estructura cristalina dispuestas en forma de hojas de un libro con dos unidades

elementales para armar la estructura de estos minerales. Están formados por:

Lámina silícica.- conformada por 4 átomos de oxigeno dispuestos en los puntos

de un tetraedro, que encierran a un átomo de silicio.

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AGUA COLOIDE (ARCILLA MÁS PEQUEÑA)

Diámetro menor a 0.002 mm

Los flóculos están formados por cadenas de partículas

Predominan las fuerzas de adherencia

Corresponde a la naturaleza biopolar de las láminas de Arcilla donde existe atracción entre los extremos (-) y las partes centrales (+), tal como se muestra en la figura.

- +

Vacíos

Se origina cuando el peso de los estratos superiores, modifica el ángulo de contacto entre partículas


Lámina Alumínica.- Conformada por 6 átomos de oxigeno con la configuración de un octaedro, que encierran a un átomo de aluminio.

PRINCIPALES PROPIEDADES DE LOS SUELOS.

1. Estabilidad volumétrica: Los cambios de humedad son la principal fuente: Se levantan

los pavimentos, inclinan los postes y se rompen tubos y muros.

2. Resistencia mecánica: La humedad la reduce, la compactación o el secado la eleva. La

disolución de cristales (arcillas sensitivas), baja la resistencia.

3. Permeabilidad: La presión de poros elevada provoca deslizamientos y el flujo de agua, a

través del suelo, puede originar tubificación y arrastre de partículas sólidas.

4. Durabilidad: El intemperismo, la erosión y la abrasión amenazan la vida útil de un suelo,

como elemento estructural o funcional.

8

Un átomo de oxigeno que constituye un nexo con otro tetraedro similar formándose cadenas hexagonales dando lugar a la denominada lámina silícica

ESQUEMA DE LA LÁMINA SILÍCICA

ESQUEMA DE LA LÁMINA ALUMÍNICA


5. Compresibilidad: Afecta la permeabilidad, altera la magnitud y sentido de las fuerzas

ínter partículas, modificando la resistencia del suelo al esfuerzo cortante y provocando

desplazamientos.

Las propiedades mencionadas anteriormente se pueden modificar o alterar de muchas

formas: por medios mecánicos, drenaje, medios eléctricos, cambios de temperatura o

adición de estabilizantes (cal, cemento, asfalto, sales, etc.).

Definiciones Importantes

Sensibilidad: Conocida como susceptibilidad de una arcilla, es la propiedad por la cual, al

perder el suelo su estructura natural, cambia su resistencia, haciéndose menor, y su

compresibilidad, aumenta.

Tixotropía: Propiedad que tienen las arcillas, en mayor o menor grado, por la cual,

después de haber sido ablandada por manipulación o agitación, puede recuperar su

resistencia y rigidez, si se le deja en reposo y sin cambiar el contenido de agua inicial.

Desagregación: Deleznamiento o desintegración del suelo, dañando su estructura,

anegando el material seco y sometiéndolo a calor.

Suelo grueso-granular: Son los de mayor tamaño: Cantos Rodados, gravas y arenas. Su

comportamiento está gobernado por las fuerzas de gravedad.

Suelos fino: Son los limos y arcillas. Su comportamiento está regido por fuerzas

eléctricas, fundamentalmente.

Suelos pulverulentos (desintegrados): Son los no cohesivos, o suelos gruesos, pero

limpios (sin finos); es decir, los gruesos -granulares limpios.

Arcillas Vs limos: En estado seco o húmedo, tiene más cohesión la arcilla. La arcilla

seca es dura mientras el limo es friable o pulverizable. Húmedos, la arcilla es plástica y el

limo poco plástico. Al tacto, la arcilla es más suave y a la vista el brillo más durable.

Suelos especiales:

Suelos expansivos: Se denomina así a ciertos tipos de arcillas “Grasas” pegajosas que

absorben agua y se hinchan. Cuando se secan se contraen y se agrietan, a esta acción

se le conoce como dilatación - contracción del Suelo.

Estos suelos existen en muchas zonas, generalmente en climas secos.

Como algunos suelos se dilatan o se contraen fundamentalmente debido a los cambios en

el contenido de agua, esto se debe a un tipo de arcilla que recibe el nombre de

“Montmorillonita” se dilatan o encogen, según se añada o se extraiga agua, uno de los

componentes que esta presente es un material llamado “Bentonita”

9


Estas arcillas tienen una capacidad de expansión de 8 a 16 veces su volumen.

Identificación de suelos expansivos

Haciendo uso de la carta de plasticidad, se indican los grados de capacidad expansiva y

los intervalos correspondientes del índice de plasticidad.

El hecho de que un suelo con elevado potencial de expansión, se expanda en la realidad

depende de varios factores. El de mayor importancia es la diferencia entre la humedad de

campo en el momento de la construcción y la humedad de equilibrio que se alcanzará

finalmente con la estructura terminada

Suelos dispersivos: En estos suelos ocurre una defloculación de las arcillas. El

fenómeno químico es propio de suelos salinos, cuando, por presencia de sodio se

desplaza el agua recién venida y adsorbida, para romper los enlaces.

El chequeo del potencial dispersivo se hace contando iones disueltos de Na+, Mg++, Ca+

+, K+ y comparando con el total de sales en términos de concentración.

El efecto de la dispersión es la erosión interna (tubificación) y la pérdida de resistencia por

destrucción de la estructura del suelo.

En un ensayo de erodabilidad, todos los suelos dispersivos son erodables. Los suelos

dispersivos son sódicos - cálcicos y el remedio es echar cal viva para sacar el Na+. Se

presentan en el Huila y Guajira (ambiente árido y suelo marino)

Suelos colapsables: Los suelos colapsables son aquellos que al ser humedecidos o al

aplicárseles una pequeña carga adicional, sufren una radical redistribución de sus

partículas, reduciendo marcadamente su volumen, los grandes asentamientos que

ocurren pueden causar diversos problemas a las edificaciones, servicios públicos vitales y

otras obras de Ingeniería.

La mayoría de los suelos colapsables que se presentan en estado natural son eólicos, es

decir, arenas y/o limos depositados por el viento, tales como los loes, las playas eólicas y

los depósitos de polvo volcánico, los cuales tienen altas relaciones de vacíos, pesos

específicos bajos y sin cohesión o solo ligeramente cohesivos, Los depósitos de loes

tienen partículas de tamaño de limo. La cohesión en los loes puede ser el resultado de la

presencia de arcilla alrededor de las partículas de tamaño de limo, que las mantiene en

una condición bastante estable en un estado no saturado. La cohesión también es

ocasionada por la presencia de precipitados químicos lixiviados por el agua de lluvia.

Cuando el suelo se satura, la adhesión de la arcilla pierde su resistencia y por tanto sufre

un colapso estructural.

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Muchos suelos colapsables son suelos residuales producto del intemperismo de la roca

madre. El proceso de imtemperismo produce suelos con un gran rango de tamaños de

partículas. Los materiales solubles y coloidales son lavados por el intemperismo,

resultando grandes relaciones de vacíos y por consiguiente estructuras inestables.

En los suelos potencialmente colapsables que no contienen sales solubles, la mayor parte

del asentamiento ocurre al producirse la saturación. En cambio, en suelos con un

porcentaje significativo de estas, debido a que su pérdida ocurre en el tiempo, el

asentamiento es gradual y en algunos casos el lavado de suelos puede producir grandes

agujeros.

Suelos orgánicos: El primer producto de estos materiales es la turba, materia orgánica

en descomposición. Por su porosidad, tiene alto contenido de humedad, baja resistencia,

alta compresibilidad e inestabilidad química (oxidable). Deben evitarse como material de

fundación y como piso para rellenos. El humus es de utilidad económica y ambiental, por

lo que debe preservarse.

Suelos solubles: La disolución se presenta en suelos calcáreos (calizas – yesos); El

ácido carbónico producido, ataca de nuevo los carbonatos del suelo, por lo que es

recomendable aislar la obra del flujo de agua.

Ca CO3 + H2O + CO2---------------------- Ca (OH) 2 + H2CO3

El ácido carbónico

SEGUNDA UNIDAD: Relaciones Volumétricas y Gravimétricas

2.1. Introducción

En un suelo se distinguen tres fases constituyentes: sólida, líquida y gaseosa. La fase

sólida está formada por las partículas minerales del suelo (incluyendo la capa sólida

adsorbida). La fase líquida formada por el agua libre específicamente, aunque en el

suelo pueden existir otros líquidos de menor significación. La fase gaseosa comprende

sobre todo el aire, pero pueden estar presentes otros gases (vapores sulfurosos,

anhídrido carbónico, etc).

Las fases líquida y gaseosa del suelo suelen comprenderse en el volumen de vacíos (Vv),

mientras que la fase sólida constituye el volumen de sólidos (Vs). Se dice que un suelo es

totalmente saturado cuando todos sus vacíos están ocupados por agua. Un suelo en tal

circunstancia consta, como caso particular de solo dos fases, sólida y líquida.

Es importante considerar las características morfológicas de un conjunto de partículas

sólidas, en un medio fluido. Eso es el suelo. Las relaciones entre las diferentes fases

constitutivas del suelo (sólida, líquida y gaseosa), permiten avanzar sobre el análisis de la

distribución de las partículas por tamaños y sobre el grado de plasticidad del conjunto.

11


En los laboratorios de mecánica de suelos puede determinarse fácilmente el peso de las

muestras húmedas, el peso de las muestras secadas al horno y la gravedad específica de las

partículas que conforman el suelo, entre otras.

Las relaciones entre las fases del suelo tienen una amplia aplicación en la Mecánica de Suelos

para el cálculo de esfuerzos. La relación entre las fases, la granulometría y los límites de

Atterberg se utilizan para clasificar el suelo y estimar su comportamiento.

Modelar el suelo es colocar fronteras que no existen. El suelo es un modelo discreto y eso

entra en la modelación con dos parámetros, e y n (relación de vacíos y porosidad), y con las

fases. El agua adherida a la superficie de las partículas, entra en la fase sólida. En la líquida,

sólo el agua libre que podemos sacar a 105 °C cuando, después de 24 o 18 horas, el peso del

suelo no baja más y permanece constante.

2.2. FASES DEL SUELO

En el suelo puede observarse la existencia de una fase sólida formada por las partículas

minerales, una fase líquida que seria el agua intersticial libre y una parte gaseosa que reúne al

aire o vapores producto de la descomposición orgánica atrapados entre los sólidos.

En Mecánica de Suelos, se relaciona el peso de las distintas fases del suelo con sus

volúmenes correspondientes, por medio del concepto del peso específico.

Peso especifico aparente (gm): Conocido como peso volumétrico, densidad aparente,

peso específico de masa

…………………………………………...(1)

12

Vs

Vw

Va

Vm

Ws

Ww

Wm

Volúmenes (v)

Pesos (w)

SÓLIDOS

LIQUIDO

GAS

Vm = Volumen total de la masa del

suelo

Vs = Volumen de sólidos

Vw = Volumen del líquido (agua)

Va = volumen del aire

Wm = Peso total de la masa del

suelo

Ws = Peso de los sólidos

Ww = Peso del líquido

Wa = Peso del aire = 0

ESQUEMA DEUN SUELO


Peso especifico del agua (gw ):

go = gw…………………………………………………….En condiciones

prácticas

Peso especifico del agua destilada (go): a 4°C y a P.A:n.m. en sistemas derivados del

métrico decimal es igual a 1 ó a una potencia de 10.

Peso especifico de los sólidos (gs):

................................................................................... (2)

2.4 ≤ gs ≤ 2.9 gr/cm3

En los laboratorios de Mecánica de Suelos puede determinarse fácilmente el peso de las

muestras húmedas y secas en el horno o estufa y el peso específico relativo de los suelos.

Estas magnitudes no son las únicas cuyo cálculo es necesario, es preciso obtener

relaciones volumétricas y gravimétricas para poder determinar otras magnitudes en

términos de estas.

Peso Específico Relativo: Viene hacer la relación entre el peso específico de la sustancia

y el peso específico del agua destilada a 4° C y sujeta a una atmósfera de presión.

Peso especifico relativo de la muestra (Sm):

…………………..………………………(3)

Peso especifico relativo de los sólidos (Ss):

...…………..……………………………….(4)

2.3. RELACIONES FUNDAMENTALES PARA EL MANEJO DE LAS PROPIEDADES MECANICAS DE LOS SUELOS.

2.3.1. Relación de vacíos (e): También conocido como proporción de vacíos

e = Vv/Vs………………………………..…………………………..(5)

0 < e < ¥ ………………………variación teórica

0.25 < e < 15……………………..variación practica

0.25, para arenas muy compactas, a 15, para arcillas altamente

compresibles.

13


2.3.2. Porosidad (h %):

h% = Vv/Vm ……………………………………………………….(6)

0 <h < 100 ……………variación teórica (suelos con fase sólida)

20% <h< 25%……………………..variación práctica.

2.3.3. Grado de saturación (GW %):

Gw % = (Vw/Vv)*100………………………………………………..(7)

0% < Gw < 100%

0………………….Suelos secos

100……………….suelos saturados

2.3.4. Contenido de humedad (w%):

w % =(Ww/ Ws) x 100…………………………………………… (8)

2.4. CORRELACION ENTRE LA RELACION DE VACIOS Y POROSIDAD.

Si consideramos una muestra de suelo, adoptando el valor de la unidad (1) para el

volumen de sólidos se obtiene:

Solución:

1. Como dato Vs = 1, incógnitas Vm, Vv, Ws, Ww.

2. Consideramos el concepto Ss……Ss = (Ws/Vs)* go. Luego: Ws = Ss go

3. De la ecuación (8)………w = Ww/Ws …………………….Ww = wSs go

4. De la ecuación(5)………. e = Vv/Vs………………………Vv = e

5. Aplicando la definición de porosidad

n = Vv /Vm = e / (1 + e)………………………… (9)

e = h/ (1 - h)………………….………….…….. (10)

14

GAS

LIQUIDO

SÓLIDOS Ss goVs = 1

1+ e

ewSs go


2.5. FORMULAS PARA SUELOS SATURADOS Y PARCIALMENTE SATURADOS.

2.5.1. SUELOS SATURADOS.

Se considera un suelo con dos fases: La sólida y líquida, en otras palabras los

vacíos están ocupados íntegramente por el líquido (agua). En el esquema (a)

consideramos Vs = 1 y en (b) consideramos Vm = 1

De la formula (8) obtenemos:

…………………….. ………………….. (11)

De la formula (1) y (3), obtenemos:

…………………….. (12)

…........................... (13)

.

2.5.2. FORMULAS PARA SUELOS PARCIALMENTE SATURADOS

15

Esquema de suelo (a) Esquema de suelo (b)

Solución (a)1. De la formula (4) obtenemos:

Ss = Ws/Vsgo………..Ws = Ssgo2. De la formula (5) obtenemos:

e = Vv/Vs……………..Vs = e3. Del concepto del go obtenemos:

go = Ww/Vw; pero Vw =Vv = ego = Ww/e…………….Ww = e go

Solución (b)1. De la formula (6) obtenemos:

h= Vv/Vm…..………..h = Vv

2. De la formula (4) obtenemos:Ss = Ws/Vs go……..Ws =(1-h)

Ssgo3. De la formula (3) obtenemos:

go = Ww/Vw; ……….Ww = h go

Vs = 1

1

Ss go

e go=Sswgoe

(1-h)Ss go

h go

1 - h

h

Sólidos

LíquidoLíquido

Sólidos


FORMULAS PARA SUELOS PARCIALMENTE SATURADOS

De la formula (1), (3) y (7) obtenemos:

De (1)

...............................................................................(14)

Si: Ss = gs/go …………………….gs = Ss go

…………………………………………………….(OK)

De (3)

………………………………………….…....................(15)

16

Esquema de suelo (a) Esquema de suelo (b)

1+ e1 / Ss go 1

ww Ss go

1

e / Ss goe

Ss go

Solución (a)

1. De la formula (5) obtenemos:Vv = e

2. De la formula (4) obtenemos:Ss = Ws/Vs go……….Ws = Ss

go

3. De la formula (8) obtenemos:w = Ww/Ws……Ww = w Ss go

Solución (b)

1. De la formula (4) obtenemos:Ss = Ws/ Vs go= Vs = 1 / Ssgo

2).- de la formula (8) obtenemos:W = Ww/Ws……………Ww = W

3).- de la formula (2) obtenemos:gs = Ws/Ws= 1/Vs….…e = Vv/Vs

Vv = e / Ss go


….…………………….... Ok.

De (7)

…………………………………..…………….. …(16)

2.5.3. PESO VOLUMETRICO SECO O DENSIDAD SECA ( gd )

En el esquema (a) de suelos saturados:

………………………………….(17)

Peso volumétrico en función de la humedad

gh : Peso volumétrico húmedo

w : contenido de humedad

2.5.4. SUELOS SUMERGIDOS (g’)

Esto supone considerar el suelo saturado y sumergido. Al sumergirse, según

Arquímedes, el suelo experimenta un empuje, hacia arriba, igual al peso del agua

desalojada.

17


PESO ESPECIFICO DE LA MASA SUMERGIDA (g’m)

g’m = gm – 1 (en gr/cm3)……………………………………………… (19)

En suelos bajo el nivel freático (suelo sumergido) el empuje hidrostático influye en los

pesos específicos tal como se anota, ya que los suelos sufren un empuje ascensional que

en magnitud es igual al volumen del líquido desplazado. En el cálculo del peso específico

aparente debe contemplarse la posibilidad de que este se encuentre totalmente saturado.

S’s = Ss – 1……………………………………………………….. (19)

S’m = Sm – 1……………………………………………………… (20)

……………………………… (21)

PESO ESPECIFICO DE SÓLIDOS

18

W sumergido =

W sumergido = V (g - go); Entonces despejando:

Peso específico de sólidos sumergido g’s = gs - go; como go = 1

gr/cm3

g’s = gs – 1 (en gr/cm3)............................................................... ………(18)

Suelo Sumergido gVW

Suelo saturado

Límite de capilaridad

Suelo parcialmente saturado

Agua adsorbida

N F

Empuje hidrostático


POROSIDAD Y RELACION DE VACIOS

SUELO POROSIDAD h % RELACION DE VACIOSGRAVA 40 A 95 0.67 A 1.22GRAVA ARENOSA 15 A 40 0.187 A 0.67ARENA 20 A 50 0.75 A 1.00LIMO ARENOSO 20 A 30 0.25 A 0.43LIMO 40 A 65 0.67 A 1.85ARCILLA COMPACTA 20 A 40 0.25 A 0.67ARCILLA GRAVOSA 40 A 90 0.67 A 2.00ARCILLA RIGIDA 30 A 50 0.43 A 1.00ARCILLA PLASTICA 40 A 70 0.67 A 2.33FANGO (BARRO) 70 A 90 2.33 A 2.90

Nota:

FORMULAS DE IMPORTANCIA

…………………………………………25

19

SUELO gS (gr/cm3) SUELO gS (gr/cm3)ARENA DE CUARZO

2.65 MONTMORILLONITA 2.41

GRAVA 2.25 A 2.40 CAOLINITA 2.60LIMO 2.65 A 2.68 CUARZO 2.66ARCILLA ARENOSA

2.68 A 2.72 CALCITA 2.72

ARCILLA GRAVOSA

2.73 A 2.75 MICA 2.80 A 2.90

PESO ESPECÍFICO SECO (gd) SUELO ESTADO

SECO HUMEDO MOJADO ARENA MEDIA

SUELTA COMPACTA

1.50 1.80

1.70 1.90

2.00 2.10

ARCILLA - 2.00 1.90


Donde:

PROBLEMAS RESUELTOS DE RELACIONES VOLUMETRICAS Y GRAVIMETRICAS

PRBLEMA Nª 1. Dado el contenido de agua de un suelo saturado y su peso especifico

relativo de sólidos, encuentre el peso especifico de la masa y el peso especifico

sumergido de ese suelo. Utilice un esquema en que figuren sólo las cantidades conocidas.

Solución

Por definición:

Si:

Además:

El peso específico de la masa por definición es:

En el esquema:

PROBLEMA Nª 2 Dados n y Vm = 1, encontrar SS para un suelo saturado. Utilice un

esquema en que figuren sólo las cantidades conocidas.

Solución:

Por definición:

20


Por lo tanto:

El peso del agua será:

Aplicando la definición para SS se tendrá:

PROBLEMA Nª 3 En un suelo saturado se conocen el peso especifico húmedo, gm =

2050 kg/m3 y su contenido de agua, w =23%. Encontrar el Ss de dicho suelo. Aplicando la

definición de Ss. Si sabemos que WW = 0.23 TN. y Ws = 1.0 TN.

Solución:

Por lo tanto:

También:

De donde:

Por lo que:

PROBLEMA Nª 4 En un suelo saturado:

SS = 2.65

Sm = 1.80

Calcule la relación de vacíos y el contenido de humedad del suelo:

Solución:

Por definición

21

1.0

0.230.23

0.37

e e


También:

Aplicando la definición de Sm, se tiene:

PROBLEMA Nª 5. Una muestra de arcilla saturada pesa 1526 g. Después de secada

al horno su peso pasa a ser 1053 g. Si el Ss vale 2.70, calcule e, n, w, gm y gd.

Solución:

Puede hacerse el esquema de la fig. a partir de él, usando las definiciones, se tiene:

PROBLEMA Nª 6. En un suelo parcialmente saturado se conoce e, SS, GW. Suponiendo

que el gas disuelto está unifórmenle distribuido en la masa del suelo, abajo del nivel

freático, encuentre gm y g ´m, en función de las cantidades conocidas y haciendo uso de un

esquema apropiado.

Solución:

Por definición:

22

378.1863

1526cmg

V

W

m

m

m g

322.1863

1053cmgd g

12.65

390 1053

473 473

Líquido

Gas


Si se hace Vs = 1; resulta: Por lo tanto:

Vv = e

También por definición:

Y corresponde:

Luego las incógnitas valdrán:

PROBLEMA Nª 7. En una muestra de suelo parcialmente saturado se conoce el peso

especifico, el contenido de agua w, y el valor de SS. Encuentre el peso específico seco, la

relación de vacíos y el grado de saturación en función de las cantidades conocidas,

utilizando un esquema adecuado.

Solución:

Por definición:

Si hacemos:

Tendremos:

Una vez construido el esquema, las incógnitas pueden calcularse aplicando las

correspondientes definiciones:

23

Sólido


PROBLEMA Nª 8 En un suelo parcialmente saturado se conocen:

Encuentre: y

Solución

Por definición:

Haciendo , resulta:

PROBLEMA Nª 9 En una muestra de suelo parcialmente saturado se conocen:

Encuentre:

Solución:

Entonces:

24

1

0.42

0.18

2.75

0.42


PROBLEMA Nª 10 El volumen de una muestra irregular de suelo parcialmente

saturado se ha determinado cubriendo la muestra con cera y pesándola al aire y bajo

agua. Se conocen:

Peso total de la muestra al aire 180.6g

Contenido de agua de la muestra 13.6g

Peso de la muestra envuelta en cera, en el aire 199.3g

Peso de la muestra envuelta en cera, sumergida 78.3g

Peso especifico relativo de los sólidos del suelo 2.71g

Peso especifico relativo de la cera 0.92g

Determinar la densidad seca de la muestra y el Grado de Saturación.

Solución :

En este caso convendrá hacer un esquema en que, además de las tres fases usuales, se

haga intervenir a la cera.

El volumen total del suelo y cera será:

El volumen de la cera es el cociente de su peso entre su peso especifico, que es un dato del problema.

El volumen de la masa de suelo será:

25

Gas

199.3


Por lo que:

Dato que puede ponerse en el esquema

Pasa al esquema:

Con lo anterior queda completo el esquema operativo de la fig.

Ahora:

PROBLEMA Nª 11 Una muestra de arena totalmente seca llena un cilindro metálico

de 200 cm3 y pesa 260g (WS), teniendo SS = 2.6. Calcule la relación de vacíos (e).

Solución:

Datos:

Incógnita:

26

Cera

Sólidos

Agua

Se tiene: es un dato del

problema.


PROBLEMA Nª 12 El contenido de agua de un suelo saturado es 40%. El SS de sus

partículas es 2.65. Calcule para tal suelo e y gm

Solución:

Datos:

??, me g

PROBLEMA Nª 13 En un suelo parcialmente saturado e = 1.2; w = 30%; SS = 2.66;

calcule el gm y el gd de dicho suelo.

Datos:

Solución: Ss = gs/go Luego gs= Ssgo=2.66gr/cm3

e=n/(1-n) y n=e/1+e

27

Si VS = 1

Fase liquida

Fase sólida


PROBLEMA Nª14.Una muestra de suelo pesa 122 gr y tiene un peso especifico relativo Sm =

1.82. El peso especifico relativo de los sólidos es SS = 2.53. Si después de secada al horno la

muestra pesa 104g ¿Cuál será su volumen de sólidos y de aire respectivamente?

Datos:

Solución:

PROBLEMA Nª15. Una muestra de arcilla saturada pesa 1526g y 1053g después de

secada al horno. Calcule su w% Considerando gs = 2.70 g/cm3, calcule también e, n y gm

Datos:

Solución

28

Fase sólida

Fase gaseosa

Fase liquida

Fase sólida

Fase gaseosa

Fase liquida

41.1

122

25.93

Líquido


2.6. ENSAYOS DE LABORATORIO.

Determinar en el laboratorio, el contenido de Humedad, el peso volumétrico

(Densidad aparente) y el peso especifico de sólidos.

2.6.1. DETERMINACION DEL CONTENIDO DE HUMEDAD EN ELLABORATORIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

REFERENCIAS: ASTM D2216 – 71 (NORMAS ASTM parte 19)

Este ensayo de laboratorio tiene como finalidad, determinar el contenido de

humedad de una muestra de suelo. El contenido de humedad de una masa de

suelo, esta formado por la suma de sus aguas libre, capilar e higroscópica.

La importancia del contenido de agua que presenta un suelo representa junto

con la cantidad de aire, una de las características más importantes para

explicar el comportamiento de este (especialmente en aquellos de textura más

fina), como por ejemplo cambios de volumen, cohesión, estabilidad mecánica.

EQUIPO:

Recipiente para humedad (aluminio o lata)

Horno eléctrico (estufa) con control de temperatura de 110 ± 5°C

Balanza de precisión.

MUESTRA:

Se utiliza parte del suelo extraído (alterado o inalterado)

Para lograr una determinación confiable del Contenido de

Humedad, se recomienda utilizar cantidades mínimas de

Muestra (muestra representativa).

29

Sólidos


Tamaño de partículas Peso mínimo de la muestra (gr.)

Nª 4 (4.75mm)

40 (0.42mm)

12.5mm

50.0mm

100

10-50

300

1000

2.6.1. METODO I

REFERENCIAS: ASTM D2216 – 71 (NORMAS ASTM parte 19)

PROCEDIMIENTO:

1. Se pesa una lata con su respectiva tapa (tamaño recomendable 5 cm.

Æ por 3 cm. de altura ó 6.4 cm. Æ por 4.4 cm.)

2. Colocar una muestra representativa de suelo húmedo en la lata y

determinar el peso del recipiente + suelo húmedo. Sí para determinar

el peso se presentaría una demora de 3 a 5 minutos, es necesario

colocar la tapa para mantener la humedad.

3. Luego de pesar la muestra húmeda, se retira la tapa y colocarla de bajo

del recipiente y coloque la muestra en el horno.

4. Después de 24 horas, se pesa la lata con el suelo seco, si la pesada no

se realiza inmediatamente se debe colocar la tapa. Asegúrese de usar

la misma balanza para todas las mediciones.

5. Determinar la cantidad de agua evaporada

Ww = (Wh – Ws)

6. Determinar el contenido de humedad mediante la siguiente expresión.

Donde:

W%: Contenido de humedad expresado en porcentaje

Ww: Peso del agua existente en la masa del suelo, en

estado natural.

Ws : Peso de las partículas sólidas.

Recomendaciones:

30


Se recomienda usar el horno a 60ºC, para no falsear la humedad en

suelos que contienen cantidades significativas de materia orgánica,

yeso o ciertos tipos de arcillas.

En la mayoría de los casos, el tiempo de secado varía dependiendo

del tipo de suelo. Por ejemplo una muestra de arena puede secarse

en sólo algunas horas, ciertas arcillas podrán tardar más de 24 horas.

En caso de que el tiempo establecido sea insuficiente, la muestra

continuará en el horno hasta obtener pesadas consecutivas

constantes transcurridas 4 horas entre ellas.

Las muestras ensayadas para determinar la humedad, deberán ser

descartadas y no se utilizarán en ningún otro ensayo.

PRESENTACIÓN DE RESULTADOS:

El ensayo de laboratorio encargado por el docente, se presentarán según

formato adjunto.

31

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTÍNFACULTAD DE INGENIERÍA CIVILLABORATORIO DE MECANICA DE SUELOSDETERMINACION DEL CONTENIDO DE HUMEDADProyecto:Ubicación:Descripción del suelo:Condición de la muestra: Alterada - InalteradaFecha de muestreo:


Método secado al horno

2.62. Determinación del contenido de humedad In Situ

Método II

METODO II

Método del Speedy

Consiste en mezclar una muestra de suelo previamente pesada con

carburo de calcio molido en el interior de una cámara de acero hermética,

32

Humedad Promedio = %

Análisis de resultados:

Muestra Nº 1 2 3 4 5Peso recipiente + suelo

húmedoPeso recipiente + suelo

seco

Peso recipiente

Peso suelo seco

Peso agua

Contenido de humedad ( % )


la cual posee en su base un manómetro que registra la presión originada

por el gas acetileno entregando indirectamente la humedad del suelo

referida al peso húmedo de la muestra. La limitante es que este método

entrega resultados falsos en suelos plásticos y además la muestra

empleada es muy reducida.

EQUIPO:

Kit para ensayo de contenido de humedad

PROCEDIMIENTO:

1. Limpiar el speedy.- utilizando el cepillo, que contiene el Kit se limpia

la cámara interior para eliminar los residuos de la anterior prueba,

asegurando con ello mejor resultado.

2. Preparar el material para la prueba en el lugar donde se requiera

realizar el ensayo, no es necesario la preparación con minerales

concentrados, pulverizar el material si tuviese terrones dejando el

material listo según las especificaciones de preparación, en caso de

agregados no es necesario la preparación

3. Pesar el material, poner en posición la balanza para pesar el

material correctamente, este peso, deberá balancear el brazo de la

balanza y de esta forma hacer coincidir las marcas rojas que posee la

palanca.

4. Colocar la muestra del material a utilizar dentro de la cámara del

speedy, todo este procedimiento deberá realizarse en un tiempo

máximo de 1 minuto.

5. Material o Carburo Absorbente.- Poner en el cabezal de la cámara

interior del speedy el carburo absorbente, para lo cual se utilizara el

cucharón que se encuentra en el kit, el mismo que se encuentra

calibrado para utilizar la cantidad de carburo necesario para el ensayo,

cuidándose de que el material se encuentre al ras.

6. Tapar y ajustar el speedy y colocar en forma horizontal, tal que la

muestra que se encuentre en el interior no se realice un mezclado

rápido, con el carburo.

7. Mover.- Una vez tapado y ajustado el speedy se autochequeará el

dial de speedy para mantener o visualizar que marque cero una vez

verificado el mismo, mover vigorosamente durante 15 segundos y se

33


verá si el dial marca una nueva lectura, si así fuese, se procederá a

mover por un espacio de un minuto, repitiendo el mismo a cada minuto

con breve intervalo siendo conveniente llegar hasta los tres minutos

como máximo.

8. Lectura del dial.- Una vez que se haya realizado el paso anterior se

deberá leer inmediatamente el dial del speedy poniendo en forma

horizontal determinándose de esta forma la humedad de la muestra,

siendo la misma con una lectura directa en porcentaje.

9. Se retira el seguro de la tapa extrayendo el material cuidando de que

no haga contacto con ningún material corrosivo, ya que esta muestra tiene

un alto potencial de ignición, limpiar y guardar para un próximo ensayo.

2.6.2. DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD IN SITU (PESO VOLUMÉTRICO DE

UN SUELO)

El ensayo permite obtener la densidad del terreno y así verificar los

resultados obtenidos en faenas de compactación de suelos, en las que

existen especificaciones en cuanto a la humedad y la densidad.

Entre los métodos utilizados, se encuentran el método del cono de arena, el

del balón de caucho e instrumentos nucleares entre otros.

Tanto el método del cono de arena como el del balón de caucho, son

aplicables en suelos cuyos tamaños de partículas sean menores a 50mm,

utilizan los mismos principios, o sea, obtener el peso del suelo húmedo

(Whum) de una pequeña perforación hecha sobre la superficie del terreno y

generalmente del espesor de la capa compactada. Obtenido el volumen de

dicho agujero (Vol.Excavado), la densidad del suelo estará dada por la

siguiente expresión:

METODO VOLUMÉTRICO

EQUIPO Y MUESTRA:

Se utiliza un cilindro de acero (molde proctor, muestreador),

Se determina su volumen interior.

luego se llena con una muestra inalterada (penetrando el cilindro al

suelo inalterado).

34


PROCEDIMIENTO:

Medición del volumen del cilindro vacío ( V )

Pesar el cilindro vacío (Wcil.)

Pesar el cilindro lleno de suelo (W total)

Cálculo de la densidad aparente

METODO DE REEMPLAZO DE ARENA:

Es uno de los métodos más utilizados. Representa una forma indirecta de

obtener el volumen del agujero utilizando para ello, una arena

estandarizada compuesta por partículas cuarzosas sanas, no cementadas,

de granulometría redondeada y comprendida entre las mallas Nº10 ASTM

(2,0 mm.) y Nº35 ASTM (0,5 mm.)

Equipo

Aparato cono de arena, compuesto por una válvula cilíndrica

de12.5 mm. de abertura, con un extremo terminado en embudo y el otro

ajustado a la boca de un recipiente de aproximadamente 4 lts. de

capacidad. El aparato deberá llevar una placa base, con un orificio

central de igual diámetro al del embudo (Ver figura)

Arena estandarizada, la cual deberá ser lavada y secada en horno

hasta masa constante. Generalmente se utiliza arena de Ottawa, que

corresponde a un material que pasa por la malla Nº 20 ASTM (0,8 5

mm.) y queda retenida en la malla Nº 30 A STM (0,60mm.)

Dos balanzas, de capacidad superior a 10kg. y 1000gr, con

precisión de 1gr. y de 0,01gr. Respectivamente.

Equipo de secado, podrá ser un hornillo o estufa de terreno.

Molde patrón de compactación de 6” de diámetro. y 944cc. De

capacidad.

Herramientas y accesorios. Recipientes herméticos con tapa,

martillo, cincel, tamices, espátula, brocha y regla metálica.

35


PROCEDIMIENTO:

1. Determinación de la densidad (aparente) de la arena de reemplazo.

Se pesa el molde de compactación (W) con su base ajustada y se

verifica su volumen (V)

2. Se coloca el molde sobre una superficie plana, firme y horizontal,

montando en el la placa base y el aparato de densidad, procurando que

la operación sea similar a la que se desarrollará en el terreno. Luego se

abre la válvula y se deja escurrir la arena hasta llenar el molde, se

cierra la válvula, se retiran el aparato de densidad y la placa base y se

procede a enrasar cuidadosamente el molde, sin producir vibración,

registrando el peso del molde más la arena que contiene. Esta

operación se repetirá hasta obtener, a lo menos, tres pesadas que no

difieran entre sí más de un 1%.Promediando los valores, se obtiene el

peso del molde con arena (Wa) y se determina la densidad aparente

suelta de la arena.

Da = Wa/Vm

Donde: Da: Densidad aparente de la arena

Wa: Peso de la arena en el molde

Wm: Volumen del molde proctor

3. Determinación del peso de arena necesario para llenar el cono

mayor y el espacio de la placa base. Se llena el aparato de densidad

con arena registrando el peso del conjunto ( Wt)

36

Fuente: Valle Rodas R.1982.


Luego se coloca la placa base sobre una superficie plana, firme y

horizontal, montando en ella el aparato de densidad. Se abre la válvula

y se espera hasta notar que la arena ha parado de fluir, momento en el

cual se cierra la válvula.

Finalmente se registra el peso del aparato de densidad más la arena

remanente (Wr). Esta operación se repetirá para obtener un segundo

valor que se promediará con el anterior y por diferencia de pesos se

obtendrá la masa de arena que llena el cono mayor y el espacio de la

placa base (We).

4. Determinación del volumen del hoyo. Nivelada la superficie a

ensayar, se coloca la placa base y se procede a excavar un agujero

dentro de la abertura de ésta. El volumen de suelo más o menos a

remover, será el indicado en la tabla siguiente, la cual esta en función

del tamaño máximo de las partículas del suelo. Este material extraído

será depositado dentro de un recipiente hermético.

Luego se pesa el aparato de densidad con el total de arena (W t), el que

es puesto en seguida sobre la abertura de la placa base y se abre la

válvula dejando escurrir la arena hasta que se detenga, momento en el

cual se cierra la válvula y se determina el peso del aparato de densidad

más la arena remanente (Wr).

Finalmente, se recupera la arena de ensayo desde dentro del agujero y

se coloca en un envase aparte, de modo de reacondicionarla para

poder volver a utilizarla en otra toma de densidad.

Tamaño máximo de

laspartículas del suelo

(mm. )

Tamaño mínimo dela perforación

(cm3)

Tamaño mínimo de lamuestra para determinar la humedad (gr.)

50 2800 1000

25 2100 500

12.5 1400 250

5 700 100

37


5. Determinación de la masa seca de material extraído. El material

removido se deposita en un recipiente hermético al que previamente se

le determinó su peso (Wr). El conjunto se pesa para obtener el peso del

material más el recipiente (Wsh+r).

Luego, dentro del recipiente se mezcla el material y se obtiene una

muestra representativa (Wh) según la tabla anterior, para determinar

mediante secado a estufa en terreno, el peso de la muestra seca (Ws) y

por ende su humedad (W%).

Finalmente, se extrae otra muestra representativa la que se deposita

dentro de un envase sellado para obtener la humedad en laboratorio, la

que se compara con la de terreno

Cálculos

Densidad de la arena

Peso de la arena necesaria para llenar el cono mayor y el

espacio de la placa

Determinar el Peso de la arena más el frasco antes del ensayo.

Determinar el w% del material extraído del agujero

Calculo del peso seco del material extraído

Determinar el peso de la arena sobrante después del ensayo.

Calcular el volumen del material extraído

Vm = Wa/Da

Donde:

Vm : Volumen: de la arena, de la muestra

Wa : Peso de la arena que entro en el

agujero.

Da : Densidad de la arena

Calculo de la densidad del suelo

gm = Wh/Vm

Donde:

gm : Densidad del suelo

Wh : Peso del suelo húmedo

38


Recomendaciones:

Generalmente es deseable contar con una arena uniforme o de

un solo tamaño para evitar problemas de segregación, de modo que

con las condiciones de vaciado pueda lograrse la misma densidad,

del suelo que se ensaya.

En el momento de ensayo, en el terreno, se debe evitar

cualquier tipo de vibración en el área circundante, ya que esto

puede provocar introducir un exceso de arena en el agujero.

En suelos en que predominan las partículas gruesas es

recomendable determinar la humedad sobre el total del material

extraído.

PRSENTACIÓN DE RESULTADOS

Ensayo Nª 1 2 3 Promedio

Peso del molde

Peso del molde + arena

39

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTÍNFACULTAD DE INGENIERÍA CIVILLABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS

DENSIDAD IN SITUProyecto:Ubicación:Descripción del suelo:Fecha de muestreo:Fecha de ensayo:Densidad aparente de la arena


Volumen del molde

Densidad aparente suelta (Da)

Ensayo Nª 1 2 3 Promedio

Peso del aparato de densidad lleno con arena

Peso del aparato con arena remanente

Peso arena en el cono y espacio de la placa base

Peso recipiente + suelo húmedo

Peso recipiente + suelo seco

Peso recipiente

Peso suelo seco

Peso agua

Contenido de humedad ( % )

Peso del aparato de densidad lleno de arena

Peso del aparato con arena remanente

Volumen del suelo ( cm3 )

2.63. DETERMINACION DEL PESO ESPECÍFICO Y GRAVEDAD ESPECÍFICA

DE UN SUELO.

a. DETERMINACION DE LA GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LA GRAVA

GRUESA O PIEDRA

PROCEDIMIENTO: Se utiliza una balanza especial

Mediante un hilo, se cuelga una piedra a la palanca de la balanza y

se pesa la piedra ( Wpa peso de la piedra en el aire )

Se coloca un vaso con agua sobre el soporte respectivo se sumerge

la piedra colgante al agua y se pesa de nuevo (peso de la piedra en

el agua).

40

Calibración del cono y espacio de la placa base con arena

Determinación del contenido de humedad del suelo extraído en terreno

Peso del suelo húmedo removido (Wh) =

Determinación del volumen del suelo extraído

Observaciones:

Densidad seca in situ =


Se calcula el peso ó la gravedad específica según:

Donde:

Wp: Peso de la piedra

Wpa: Peso de la piedra en el aire

Wps: Peso de la piedra sumergida en el agua

b. DETERMINACION DEL PESO ESPECÍFICO DEL MATERIAL GRUESO.

Para partículas mayores a la malla N º4 ASTM según método C-127

La finalidad de este ensayo, es determinar la absorción de los agregados

gruesos expresada como porcentaje y su gravedad específica.

Equipo:

Estanque con agua.

Una canastilla de alambre de malla Nº 6 (3mm) o más fina, con una

capacidad de 4.0 a 7.0 cm3.

Horno de secado con circulación de aire y temperatura regulable

capaz de mantenerse en 110º ± 5ºC.

Herramientas y accesorios Recipientes plásticos y paño.

PROCEDIMIENTO:

Para determinar la absorción del material, se toman 1000gr. de

suelo retenido en la malla Nº 4 ASTM y se lava en la malla Nº 200

ASTM (0,075 mm), de este modo se elimina el material fino presente,

hasta que el agua salga totalmente limpia. Esta muestra lavada, se

seca en el horno hasta masa constante durante 24 horas.

Retirar la muestra del horno, se pesa al aire (Ws) y luego de secar a

temperatura ambiente durante 3 horas, se sumerge el material

inmediatamente durante 15 4 horas dentro del estanque de agua

(dentro de la canastilla).

Cumplido el tiempo, se retira la muestra y se seca la superficie

individualmente con un paño, evitando durante esta operación la

evaporación de agua desde los poros de las partículas.

41


Finalmente se pesa la muestra, obteniendo el peso al aire de la

muestra saturada superficialmente seca (Wss) y se determina el % de

absorción (%A).

Cálculos.

Calcular el porcentaje de absorción (% A) de la muestra:

Donde:

Ws : peso al aire de la muestra seca (gr.)

Wss: peso al aire de la muestra saturada y superficialmente seca

Cálculo la gravedad específica saturada (Gm) de la muestra:

Donde:

Wms: Peso de la muestra saturada con sup. Seca y determine su

su peso sumergido en el agua teniendo cuidado de remover

todo el aire entrampado antes de la pesada.

Cálculo del valor de la gravedad específica (Gs) de la muestra:

c. DETERMINACION DEL PESO ESPECÍFICO RELATIVO DE LOS

SÓLIDOS, pasa la malla Nº 4, ASTM D 854-58.

El peso específico de un suelo (gs) se define como el cociente entre el

peso al aire de las partículas sólidas y el peso, al aire, de un volumen

igual de agua destilada, considerando igual temperatura y el mismo

volumen.

42


La gravedad específica de un suelo (Ss) se define como el peso unitario

del material dividido por el peso unitario del agua destilada a 4ºC. La Ss

se calcula mediante la siguiente expresión:

D o n d e:

gs: Peso específico de los sólidos (gr/cm3)

go : Peso específico del agua a 4ºC (gr/cm3)

De esta forma, la gravedad específica puede ser calculada utilizando

cualquier relación de peso de suelo (Ws) al peso del agua (Ww), siempre

y cuando se consideren los mismos volúmenes, como se observa en la


EQUIPO:

Suministro de agua desaireada con temperatura estabilizada.

Frasco volumétrico de 250 ó 500 ml

Bomba de vacíos o aspirador para producir vacío.

Mortero y mango para mortear

Balanza de precisión 0.1 gr.

Termómetro.

Desecador.- con un diámetro aprx. De 200 mm.

Horno.- Capas de mantener una temperatura de 110 5º C

Opcional: Recipiente de agua helada y mezclador mecánico de

refrescos.

Con anterioridad a la clase, se debe recolectar y desairear una cantidad

suficiente de agua común o destilada, cerca de 1000 ml cada grupo,

utilizar agua común, agua caliente, y/o agua helada para efectuar una

estabilización en la temperatura del agua.

PROCEDIMIENTO:

Se utiliza un matraz (de 500 ml) se pesa vacío (W¦), se llena con

agua de caño (hasta la marca de 500 ml) y luego se pesa (W¦W = Peso

43


del frasco con agua), el cuello del frasco debe estar seco, se registra

la TªC, para utilizar la curva de calibración del frasco

Se emplea el matraz vacío, se pone una muestra de suelo seco

dentro del matraz:

Wtotal = W¦vacío + Ws

Ws = Wtotal - W¦vacío » 100 gramos.

Se vierte agua al matraz hasta cubrir la muestra y luego se agita

el matraz con la mano.

Se lleva el matraz a la bomba de vacío por unos 15 minutos hasta

que no salgan más burbujas del matraz

Después se afora el matraz hasta la marca de 500 ml y se pesa y

se obtiene el peso del frasco con agua y muestra (W¦ws) asegurese

que la TªC esté dentro de 1ªC con respecto a la utilizada al medir W¦w

Cálculo de la gravedad específica.

TºC α gw (gr/cm3)

16 1.0007 0.99897

18 1.0004 0.99862

20 1.0000 0.99823

22 0.9990 0.99780

24 0.99960 0.99732

26 0.99681 0.99681

RECOMENDACIONES:

1. Ensayar, por lo menos dos pruebas y determinar el promedio.

2. El error entre los ensayos, así determinados debe ser < 1-2%, caso

contrario repetir el ensayo.

44


CALIBRACIÓN DEL FRASCO

El frasco deberá limpiarse, secarse y pesarse y registrar el peso

El frasco deberá ser llenado con agua destilada hasta la marca

volumétrica a temperatura ambiente y se determina su peso Wfw un

termómetro se introduce en el agua y se determina Ti.

Del peso Wfw, determinado a la Ti, se deberá preparar un cuadro de

valores, para diferentes pesos Wfw y para una serie de temperaturas

que prevalezcan comúnmente, cuando se hagan las

determinaciones del peso del frasco + agua +suelo, (Wfws).

Determinación de:

Donde:

PRESENTACIÓN DE RESULTADOS

Muestra Nº 1 2 3 4

Peso muestra seca

Peso muestra S.S.S.

% de absorción

45

Gravedad específica y absorción de los sólidos retenidos en la malla Nº 4

Determinación de la absorción


Muestra Nº 1 2 3 4

Calibración del frasco

46

Determinación de la gravedad específica

Observaciones:

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTÍN

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS

DETERMINACION DE LA GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS SÓLIDOS

Proyecto:

Ubicación:

Descripción del suelo:

Fecha de muestreo:

Gravedad específica de los sólidos bajo malla Nº 4 Método con extracción de aire


Determinación de la Gravedad Específica

Ensayo Nº 1 2 3 4 5

Peso muestra seca: Ws

Peso frasco + muestra + agua a Tº de ensayoTemperatura de agua de ensayo (Tºx)

a Tº calibración

Corrección (α)

2.64. DETERMINACION DE LAS DENSIDADES MAXIMA Y MINIMA.

Su finalidad es determinar las densidades secas máxima y mínima de

suelos no cohesivos, no cementados, de tamaño máximo nominal hasta

80mm., que contengan hasta un 12% en masa de partículas menores que

0,08mm. y un IP igual o menor que 5.

El método se aplica ya que en esta clase de suelos, estén secos o

saturados, la compactación por impacto no produce una curva bien definida

de relación humedad-densidad.

Karl Terzaghi expresó el grado de compacidad de estos suelos en términos

de la densidad relativa también denominado índice de densidad (ID), la cual

se encuentra en función de las densidades máxima y mínima obtenidas en

laboratorio.

Equipo:

47


Mesa vibradora de acero, con cubierta de aproximadamente 750 *

750mm., apoyada sobre amortiguadores y accionada por medio de un

vibrador electromagnético (figura)

Dos moldes cilíndricos, uno de 2832 cc. y el otro de 14160cc. De

capacidad, cada uno con un equipo anexo compuesto de una placa

base de acero de 12,5mm. de espesor, una sobre carga de plomo que

junto a la placa base sean equivalentes a 14 Kpa. para el

molde en uso y un collarín para recibir las sobre cargas.

Horno de secado con circulación de aire y temperatura regulable

capaz de mantenerse en 110 º ± 5 º C.

Un deformímetro comparador o dial lector de deformación, con un

recorrido de 50mm. y precisión de 0,01mm.

Herramientas y accesorios. Balanza de capacidad superior a 10

kg. Y precisión de 1gr., cronómetro, regla metálica, pala, poruña,

tamices y recipientes plásticos.

Procedimiento:

48

Table vibratory and accessories.


Determinación de la densidad mínima. Se selecciona el molde,

aparato de llenado y el peso de la muestra, según el tamaño máximo de

partículas del suelo, de acuerdo a la tabla de la figura 2. y se seca la

muestra en horno hasta obtener pesadas consecutivas constantes. Se

pesa el molde a utilizar (Wm) y se verifica su volumen (Vm). Se coloca

este sobre una superficie firme, plana y horizontal y se procede a

depositar sin altura de caída, el suelo seco y homogenizado según el

tamaño máximo nominal de partículas, evitando golpear o vibrar el

molde.

Tamaño máximo de partículas Ømm

Tama ño mínimo de la muestra de e ensayo,

kg.

Aparato de lle nado para determinar densidad

mínima

Capacidad del moldeLts.

80 45 Palana 14.240 10 Cuchara 2.820 10 Cuchara 2.810 10 Embudo de 25 mm 2.85 10 Embudo de12,5 mm. 2.8

Si el tamaño máximo nominal es menor ó igual a 10 mm., se coloca el

material dentro del molde tan suelto como sea posible, vaciándolo a

flujo constante y ajustando la altura de descarga de modo que la caída

libre sea desde una altura de 25mm. Simultáneamente, mover el

embudo en forma de espiral, desde la pared del molde hacia el centro

con el objetivo de ir formando una capa de espesor uniforme.

Si el tamaño máximo nominal es mayor a 10mm., se coloca el material

dentro del molde de modo que se deslice en vez de caer sobre el fondo.

Sujetar con la mano las partículas mayores para impedir que rueden

hacia afuera, llenando hasta aproximadamente 25mm. por sobre el

borde del molde. Finalmente, se enrasa el material excedente y se pesa

el molde más el suelo que contiene (W1).

Determinación de la densidad máxima vía seca. Utilizando el

molde lleno con el material empleado en la determinación de la

densidad mínima, se apoya la placa base sobre la cara superior de la

muestra y se colocan los diales en tres posiciones distintas, anotando

los diferentes niveles de la placa, obteniendo un promedio de lecturas

iniciales (Li).

Retirados estos, se instala el collarín sobre el molde y la sobre carga

sobre la placa base, ajustando el conjunto en la mesa vibradora.

49


Se hará vibrar la mesa a su amplitud máxima durante 8 minutos. Luego

se retiran la sobre carga y el collarín, colocando nuevamente los diales

en las mismas posiciones iniciales y se registran los nuevos niveles de

la placa, obteniendo así un promedio de lecturas finales (Lf).

Finalmente, se retira la placa base y se pesa el molde más el suelo

vibrado (W2), el cual deberá ser semejante a W1, salvo que durante la

vibración se haya producido pérdida de finos.

Determinación de la densidad máxima vía húmeda. Esta puede

real izarse sobre el material de la muestra acondicionada (seca) a la

cual se le agrega suficiente cantidad de agua dejándola remojar durante

1/2 hora o bien, sobre la muestra de suelo húmedo proveniente de

terreno. Seleccionado el molde y el peso de la muestra según la tabla

arriba indicada, se llena el molde con suelo húmedo mediante una

palana o cuchara, agregando luego una cantidad suficiente de agua

para que una pequeña película se acumule sobre la superficie. Se vibra

el molde con el suelo saturado durante 6 minutos, reduciendo la

amplitud de vibración durante los minutos finales para evitar que el

suelo fluya. Concluido dicho tiempo, se elimina el agua que aparezca

sobre la superficie de la muestra. Luego se apoya la placa base sobre

la cara superior de la muestra y se repiten los pasos descritos en la

determinación de la densidad máxima vía seca. Obtenidas las lecturas

del dial finales, se retira la placa base y se extrae con cuidado el total

de la muestra húmeda, la que se seca al horno hasta conseguir

pesadas consecutivas constantes (W3).

Cálculos:

Calcular la densidad seca mínima del suelo (gd min) :

gd min = (W1 - Wm) / Vm ( gr / cm3)

Donde:

Wm = peso del molde (gr.)

W1 = peso del molde más el suelo (gr.)

Vm = volumen del molde (cm3.)

Calcular la densidad seca máxima del suelo (gd máx.) por la vía

seca:

gd máx. = (W2 - Wm) / (V m - f c * A * (Li - Lf)) (gr/cm3)

Donde:

50


W2 = peso del molde más el suelo vibrado (gr.)

A = área del molde (cm2)

fc = factor de corrección de diales (valor = 1/10)

Li = promedio de lecturas de dial iniciales

Lf = promedio de lecturas de dial finales

Calcular la densidad seca máxima del suelo (gdmáx.) por la vía

húmeda:

gd máx. = W3 / (Vm - f c * A * (Li - Lf)) (gr/cm3)

Donde:

W3 = peso del suelo vibrado seco (gr.)

Recomendaciones:

El valor de la densidad máxima de un suelo, estará dado por el

mayor valor obtenido entre los métodos seco y húmedo.

En la determinación de la densidad máxima de un suelo, el

método seco asegura resultados en un período de tiempo más breve,

sin embargo para gravas y arenas gruesas, se obtiene una densidad

máxima mayor en estado saturado.

Cálculo de la densidad relativa (DR%).

DR%= (emax – enat.) / (em a x - e min) * 100

Donde:

emín. = relación de vacíos del suelo en su estado más compacto

emáx. = relación de vacíos del suelo en su estado más suelto

enat. = relación de vacíos del suelo en su estado natural

Sin embargo, es conveniente expresar la densidad relativa en función

de los pesos unitarios o densidades secas del suelo, pues el cálculo de

la relación de vacíos, requiere del valor de la gravedad específica del

suelo, por lo que la densidad relativa puede expresarse mediante la


Donde:

gd máx. = peso unitario seco del suelo en su estado más

compacto

gd mím = peso unitario seco del suelo en su estado más suelto

51


gd nat = peso unitario seco in situ

En laTabla observa la clasificación del estado del suelo de acuerdo a su densidad relativa.

Estado del suelo Densidad relativa %Muy suelto 0-15

Suelto 15-35 Medio 35-65Denso 65-85

Muy denso 85-100Fuente: Dujisin D., 1974

TERCERA UNIDAD: EXPLORACION DE SUELOS

3.1. El objetivo de los estudios del Suelo ó tareas y fines.

El propósito de la investigación a un suelo, depende de que, el suelo en

estudio, represente un suelo de fundación o un material de construcción.

a. El Suelo como suelo de fundación.

Por medio de los estudios al sub suelo, se quiere obtener los valores admisibles o

aplicables para la sobrecarga debido a edificaciones por construir (resistencia al

suelo, presión admisible de contacto). Así mismo, se desea averiguar algo, en

cuanto al comportamiento del suelo por efecto del asentamiento o sea el efecto que

produce la carga de la edificación, las vibraciones y otros factores de las cuales se

deben conocer no solamente la magnitud si no también el desarrollo de los

asentamientos pueden variar en gran escala.

En suelos no cohesivos de unos centímetros y en suelos cohesivos de decímetros la

medida del asentamiento admisible depende del tipo de edificación y de su uso.

Los resultados de los estudios de los sub suelos representan la base para

El trazado de carreteras, ferrocarriles, canales, donde se debe tomar en cuenta

asentamientos no uniformes, deslizamientos, nivel freático.

La selección de la fundación más adecuada y económica de edificaciones, en

cuanto a la profundidad y tipo de cimentación.

Además se tiene que tomar en cuenta el ambiente del sitio de construcción y el

efecto de edificación a las escenas de los alrededores.

La investigación del sub suelo, también influye en la elaboración de planos del

muestreo del terreno donde se dan todos los perfiles de perforaciones y

excavaciones ya hechos y otros datos conocidos.

52


b. El suelo como material de construcción.

En la construcción de terraplenes para carreteras, ferrocarriles, canales, etc.

En la construcción de diques (presas) de lagos de embalses o diques protectores

en los ríos.

En el relleno de muros de contención, muelles.

En la elevación de terrenos.

Como capas de sub base, base y capas de desgaste de carreteras, aeropuertos,

campos deportivos etc.

Como material filtrante para sistemas de drenaje de pozos etc.

Como material impermeabilizante en la construcción de presas, canales etc.

En el relleno de socavones abandonados en minas.

En general como material de construcción, arena, grava, piedra picada, agregados,

etc.

53

TERRAPLENES

El Suelo como subsuelo de fundación El Suelo afectando la construcción


c. Efecto del agua en cualquier obra.

Normalmente habrá que determinar la capa freática y sus variaciones. En los suelos

cohesivos además se tiene que averiguar los cambios de comportamiento físico del

suelo, según alteraciones en el contenido de humedad.

Base de estos estudios se puede apreciar lo siguiente:

La decisión en cuanto a la reducción del nivel freático.

54

DIQUES

CANAL

DIQUES


Las cotas adecuadas de las cimentaciones y la protección contra el agua

subterránea.

Las fuerzas del agua subterránea actuantes a las edificaciones bajo nivel freático.

Tipo de drenaje y protección de taludes en desmontes y terraplenes (filtros de

drenaje, filtro de taludes.)

Seguridad al deslizamiento por debajo de presas, vertederos.

Peligro de congelaciones (carreteras y edificaciones en zona frías.)

Contracción e hinchamiento del suelo, según cambios en el contenido de

humedad, lo que produce deformaciones en la obra.

La compactación de terraplenes (carreteras) según el contenido de humedad.

Propiedades químicas del agua (PH, bacterias, etc.).

3.2. Métodos de la exploración del suelo

Generalidades.

Los mapas geológicos, cuando existen, dan una primera información respecto a la

condición del terreno, con aproximación se puede pronosticar las propiedades del suelo.

Los mapas geológicos son apropiados para la investigación previa de zonas amplias en

estudio (urbanizaciones, etc.) muchas veces ya son conocidas las condiciones del suelo

en las inmediaciones de una obra por elaborar, o sea ya han sido obtenidos datos del

suelo en investigaciones previas para otras edificaciones.

Estos datos pueden representar la base de los estudios nuevos por llevar a cabo.

a. Excavaciones, pozos a cielo abierto.

El método más simple para reconocer al terreno

consiste en excavar un pozo donde se ve las

capas de suelo en plena estratificación. La

profundidad de estas excavaciones es muy

limitada, se llega solamente a unos 2 á 4 metros

de profundidad. En tales excavaciones se obtiene

tanto muestras alteradas como inalteradas. Una

vez encontrada el nivel freático ya no se penetra

más y la excavación se da por terminada.

55


b. Perforaciones.

Normalmente en estos sondeos exploratorios, la muestra de suelo obtenida es

completamente alterada (excepto cuando se emplee equipo muy especial) las

perforaciones pueden ser llevadas a cabo en estado seco, así como mediante el

método lavado. Las herramientas para sondeo exploratorios por rotación son

barrenos helicoidales (mayormente en perforaciones secas) o barrenos de

perforación (herramienta de ataque

56

Barreno decuchara

BarrenoHelicoidal

Equipo para exploración manual


En ciertos casos, hay que emplear un sondeo entubado (en suelo muy suelto) para

el muestreo se utiliza herramientas especiales, como las cucharas muestreadoras.

Cuando un sondeo alcanza una capa de roca más ó menos firme, no es posible

lograr penetración mediante herramientas arriba mencionadas, si no se ha de

recurrir a herramientas diferentes (brocas de cincel, brocas de diamante, etc.)

d. Investigaciones geofísicas

Método sísmico.- Este método se funda en la diferente velocidad de

propagación de las ondas vibratorias de tipo sísmico a través de diferentes

medios materiales. En los suelos, la velocidad de propagación varía entre

150 y 2500 m/seg., correspondiendo los valores mayores a mantos de grava

muy compactos y los menores a arenas sueltas; los suelos arcillosos tienen

valores medios, mayores para las arcillas duras y menores para las blandas.

En roca sana la velocidad de propagación fluctúa entre 2000 y 8000 m/seg.

El método consiste en provocar explosiones en la zona a explorar, colocando

registradores de ondas (geófonos) que captan las vibraciones,

transmitiéndolas a un oscilógrafo central las ondas directas y refractadas (por

fronteras entre estratos) llegan al geófono en tiempos diferentes. Por medio

de gráficos y cálculos, se averigua la estratificación del terreno.

Este método permite determinar espesores de los diferentes estratos,

midiendo la velocidad de propagación de ondas sísmicas. Para su

interpretación, los estratos superiores deben presentar velocidades de

propagación inferiores a las de los estratos que lo subyacen y estos deben

ser relativamente paralelos entre sí.

La técnica de refracción sísmica, consiste en crear ondas de impacto y

vibración en el interior del terreno. Esto se produce golpeando la superficie

del suelo con un martillo, cualquier peso o mediante el estallido de una

pequeña carga explosiva enterrada en el suelo.

A cierta distancia del lugar donde se producirá el impacto, se colocan unos

detectores llamados geófonos, dispuestos en línea recta y a distancias que

vayan aumentando entre ellos (ver figura). A través de un sismógrafo, se

registra el tiempo empleado por la onda elástica en llegar a cada detector y

por medio de una ecuación se determina el espesor del estrato en estudio.

Cuanto más denso sea el material, tanto más rápido se desplazarán las

57


ondas a través de él. En la tabla. se indican algunos valores típicos de

velocidades de ondas sísmicas de algunos suelos.

Tipo de suelo Velocidad en m/seg

Arena suelta 150-450

Arena dura parcialmente saturada 600-1200

Suelo seco 1600

Suelo saturado 1200-3000

Roca sana 2000-6000

Tabla de velocidades de la onda sísmica en suelos y rocas. Fuente: Sowers G. B. y Sowers G. F., 1975.

58

Disposión del equipo en terreno y esquema de funcionamiento.Fuente: Fletcher G. y Smoots V., 1978.


Método dinámico.- (métodos gravimétricos). En los métodos

gravimétricos se mide la aceleración del campo gravitacional en

diversos puntos de la zona a explorar. Los valores de dicha

aceleración ligeramente más altas que el normal de la zona indicaran

la presencia de masas duras o rocas; lo contrario será un índice de la

presencia de masas ligeras o cavernas. La interpretación de los

resultados de estos métodos es errática y muy difícil.

Método de resistividad eléctrica.- La principal aplicación de este

método está en el campo de la minería, pero en mecánica de Suelos

también se ha aplicado, para determinar la presencia de estratos de

roca en el sub suelo la base de este método, consiste en mediciones

de la resistividad eléctrica de los suelos, la cual varía con la naturaleza

del mismo.

La resistencia que opone al paso de la electricidad, dependerá en gran parte

de la densidad y humedad del suelo.

El procedimiento consiste en enviar mediante dos electrodos impolarizables,

una corriente eléctrica de intensidad i, de ser posible contínua y medir la

diferencia de potencial Δv existente entre otros dos electrodos (Ver figura). El

conocimiento de Δv e i, permite calcular una resistividad que se compara con

un ábaco o patrón de referencia. En la tabla se indican algunos valores

típicos de resistividades.

Tipo de suelo Resistividad en Ohms*cm

Arcilla o limo orgánico saturado 500-2000

Arcilla o limo inorgánico saturado 1000-5000

Arcillas y Limos duros semisaturados,

arenas y gravas saturados5000-15000

Lutitas, arcillas y limos secos 10000-50000

Areniscas, arenas y gravas secas 20000-100000

Rocas cristalinas sanas 100000-1000000

59

Tabla de la Resistividad eléctrica de suelos y rocas Fuente: Sowers G. B. y Sowers G. F., 1975


3.3. Espaciamiento y profundidad de las excavaciones y perforaciones exploratorias

El número, tipo y profundidad de los sondeos que deben ejecutarse, depende

fundamentalmente del tipo del sub suelo y de la importancia de la obra.

Por ejemplo en lugares de perfil errático, tales como cauces fluviales o glaciares, en

general se presentan los problemas más delicados, pues es muy probable cometer

errores que hace que resulte muy difícil una determinación precisa de las propiedades

básicas, resistencia y compresibilidad: En cambio en lugares con perfiles de estratificación

más uniforme, los sondeos exploratorios, se llevan a cabo de una forma más precisa y

más segura.

Un punto que requiere especial cuidado es la determinación de la profundidad a que debe

llevarse la exploración del suelo. Para fines de cimentación, en donde asentamientos y

resistencia son los factores determinantes, el área de apoyo de las estructuras,

concretamente el ancho, es de importancia vital, pues el efecto de las presiones

superficiales aplicadas al suelo es netamente dependiente de este concepto.

El sondeo debe llevarse a una profundidad tal que los esfuerzos transmitidos desde la

superficie ya no produzcan efectos de importancia, o sea cuando las presiones

transmitidas llegan a ser del orden de 5 a 10% de las aplicadas

En otras ocasiones, la profundidad de los sondeos se fijará con criterios muy diferentes,

un caso típico se tiene cuando los sondeos revelan la presencia de suelos muy blandos,

que obliguen a pensar en la conveniencia de cimentaciones piloteadas, apoyadas en

estratos firmes tales estratos resistentes, si existen a profundidades económicas.

60

Esquema del principio del método de resetivcidad eléctrica.Fuente: Fletcher G. y Smoots V., 1978.


En otros casos, se hará necesario precisar las características del suelo blando para poder

estimar los asentamientos y capacidad de carga con que se diseñan esos pilotes.

Investigando al sub suelo de una presa por construir de tales maneras es necesario

encontrar los estratos impermeables y firmes respectivamente, para reconocer el espesor

de las capas superficiales por impermeabilizar y estabilizar.

3.4. Toma de muestras (alteradas e inalteradas) para ensayos de laboratorio.

Muestras alteradas.- Estas muestras se obtienen tanto en pozos a cielo abierto

como en perforaciones. La textura original del suelo ya esta destruida con estas

muestras. No es posible determinar la compacidad ni el peso volumétrico (densidad

aparente) del suelo, no obstante sirven para precisar otras propiedades físicas, tales

como la granulometría, limites de plasticidad, peso específico de sólidos.

Las muestras alteradas se sacarán en todo cambio en los estratos, o por lo menos de

cada metro de profundidad. Para poder determinar el contenido de humedad es

necesario poner las muestras inmediatamente dentro de un recipiente hermético

cerrado a menos que exista un equipo para averiguar el contenido de humedad In Situ.

Muestras inalteradas.- Estas muestras que conservan su estado original (la

compacidad natural, peso volumétrico original, etc.) serán obtenidas cuando sea

necesario determinar ciertas propiedades del suelo (compacidad, resistencia,

asentamiento, permeabilidad etc.).

En perforaciones es muy difícil obtener muestras inalteradas, para tales fines, se

requiere de equipo muy especial, y además se obtiene las muestras solamente de

suelos cohesivos o de rocas.

Sin embargo, en pozos a cielo abierto no es problemático sacar las muestras

inalteradas, para este propósito se puede utilizar un cilindro de acero de la forma

siguiente:

Las muestras inalteradas se obtendrá también cortando cubos mediante un cuchillo

longitudinal de arista del cubo ±15 cm. Dado el caso, que no se investigue a las

muestras inmediatamente después del muestreo, entonces las muestras deberán

61


cubrirse herméticamente con parafina o en caso de que se haya extraído con cilindro

muestreador este debe taparse a ambos extremos.

ENSAYOS DE PENETRACION.

Los ensayos de penetración in situ están muy difundidos hoy en día, principalmente por su

sencillez y por su costo relativamente accesible, pero debemos agregar que en muchos

casos su interpretación es muy difícil.

Los penetrómetros son barras metálicas que se introducen en el terreno para medir

determinadas propiedades del mismo y generalmente están constituidas por las varillas, la

punta que se introduce en el terreno y el dispositivo de accionamiento.

Constituyen un método auxiliar en la investigación de las características del terreno, sus

resultados permiten obtener ciertos datos sobre la densidad de los suelos y la

consistencia de suelos cohesivos, así como compresibilidad y resistencia al corte. Son

usados generalmente para determinar los límites de las capas, niveles rocosos o estratos

resistentes y las cavidades del terreno. También sirven para comprobar rápidamente la

uniformidad del terreno, en combinación con otro reconocimiento, como por ejemplo los

sondeos.

Los ensayos de penetración pueden ser dinámicos, que consisten en hincar mediante

golpes una varilla o tubo, o pueden ser estáticos, que consisten en medir la resistencia a

la penetración de la varilla, la que se hinca lentamente, de modo que los efectos

62


dinámicos resultan despreciables, es decir, la punta es forzada hacia adelante a una

velocidad regulada.

Tipo s de penetrómetros.

Penetrómetros estáticos. El mas típico es el holandés (cono estático), el cual se

hinca mediante una fuerza estática, dada por gatos mecánicos o hidráulicos. Consta

de un tubo, en cuyo interior se aloja una varilla, que lleva en la punta un cono (Ver

figura). Se mide el esfuerzo necesario para la hinca del conjunto y de vez en cuando

sólo se hinca la varilla interior móvil, lo que da la fuerza necesaria para la hinca del

cono, es decir, la resistencia del terreno a la punta del cono. Por diferencia, es

posible obtener la resistencia por el fuste, debida a la adherencia y el rozamiento

entre el tubo y el terreno.

Los resultados de la penetración estática se representan gráficamente de la

siguiente manera: se grafica en ordenadas la profundidad y en abscisas la

resistencia por la punta (kg /cm2) o su resistencia total y el roce del tubo de

revestimiento (fuste).

63


Los ensayos de penetración estática dan buenas indicaciones sobre la resistencia del

terreno, pero tienen la desventaja de que en suelos densos o muy densos, el equipo

pueda quedar bloqueado al no poder imprimir una fuerza mayor de penetración, con lo

cual es imposible llegar a grandes profundidades.

Penetrómetros dinámicos. La manera más simple de obtener información sobre el

grado de compactación in situ (compacidad en suelos granulares; consistencia en suelos

finos), consiste en golpear una barra y medir lo que penetra en el terreno en función del

número de golpes. En comparación con el penetrómetro estático, la interpretación es

más difícil, sin embargo la ejecución del ensayo es más sencilla, por ello este tipo de

ensayos está ampliamente difundidos.

La mayor ventaja del penetrómetro dinámico sobre el estático es que no necesita el

lastre o anclaje de reacción de éste último, que muchas veces puede ser de varias

toneladas, como consecuencia tenemos que los pen trómetros dinámicos son mucho

más manejables baratos y rápidos.

Existen varios tipos de penetrómetros dinámicos, por ejemplo el tipo DIN 4094, el

penetrómetro estándar ASTM D-1 5 8 6, penetrómetros manuales, etc.

Penetrómetros manuales. Este tipo de penetrómetros se hinca en el terreno mediante

golpes dados generalmente con un mazo de madera. Como es usual al resto de los

penetrómetros, es posible registrar el número de golpes y las profundidades de

penetración. También se pueden obtener pequeñas muestras del terreno mediante una

ranura longitudinal y los huecos superiores que comúnmente poseen.

Penetrómetro DIN - 4094. Existen dos tipos: ligero y pesado. El penetrómetro ligero

puede emplearse en suelos no muy compactos hasta profundidades de unos 8 metros.

Para profundidades mayores y suelos más rígidos se utiliza el penetrómetro pesado.

Las características de estos equipos se indican en la tabla siguiente:

PenetrómetroPeso del Mazo

(kg)

Altura de caída

(cm)Varillas

Lago de

varillas (m)

Ligero 10 50 Tubo 22*4.5 1.0

Pesado 50 50Varilla de

sondaje1.0-2.0

Características de penetrómetros según DIN - 4094.

Fuente: Schulze W. y Simmer K., 1970.

Ensayo de penetración normal (SPT), según norma ASTM D-1586- 64T.

Este método es ampliamente conocido y relativamente simple. Consiste en contar el

número de golpes que se requieren para hincar 30 cm. una cuchara saca muestras en el

terreno, con un peso determinado y una altura de caída fija. El muestreador usado,

64


comúnmente llamado cuchara normal, es de 2 ” de diámetro y se hinca en el fondo del

pozo mediante la acción de golpes de un martinete que pesa 65 kg., el que cae desde una

altura de 75cm.

Para efectuar el ensayo es preciso avanzar con un sondeo normal. Al llegar al punto que

se desea ensayar se introduce la cuchara de 2 ” hasta el fondo. En esta perforaci ón

previa se debe retirar todo el material perturbado o suelto (si el suelo es cohesivo

generalmente las paredes mantienen su posición, pero si se trata de suelos de paredes

inestables se suele entubar con revestimiento metálico o lodos tixotrópicos).

Una vez introducida la cuchara en el fondo de la perforación haciéndola penetrar unos 15

cm. mediante golpes a las cabezas de las varillas, se inicia entonces el ensayo de

penetración, contando el número de golpes (N) necesarios para hacer penetrar la cuchara

30 cm. No debe contarse el número de golpes necesarios para introducirla los primeros 15

cm. ya que se supone que el terreno se puede encontrar alterado en el fondo del sondeo.

Se cuentan sin embargo los golpes necesarios para introducirla los 30 cm. Siguientes y

este será el número de penetración estándar(N)

Un criterio de rechazo a la penetración, es cuando el avance es menor a 1 ” por cada 50

golpes. Terminado el ensayo, se gira la cuchara y se extrae la muestra, se desarma el

muestreador retirando la camisa interior que posee dicha muestra.

La información que entrega este ensayo es muy valiosa pero su interpretación y análisis

requiere de extremada prudencia, fundamentalmente por las limitaciones que se

presentan en la ejecución del ensayo y factores atribuibles a las características del

terreno mismo, por ejemplo, valores de N distintos para un mismo estrato debido a que los

suelos no siempre se encuentran uniformemente distribuidos, siendo la causa de esta

variación, la presencia de partículas gravosas, rellenos u otros materiales similares.

El SPT entrega una buena referencia acerca de la compacidad de los suelos arenosos, sin

embargo, en estratos de grava la cuchara no puede hincarse, pues la afilada punta de la

cuchara se dobla.

En suelos arcillosos los resultados no son muy confiables, existiendo circunstancias

conocidas que justifican la falta de garantía de los resultados obtenidos. Primero, la arcilla

exhibe cierta viscosidad o resistencia a la deformación rápida, lo cual influye en el ensayo,

sin que tenga correspondencia en la resistencia del terreno a cargas permanentes.

65


Segundo, se ha podido comprobar que una gran parte de la resistencia a la penetración

de la cuchara en arcillas, se debe a la adherencia a la superficie lateral, pero ésta

tratándose de un fenómeno tan rápido, queda influído por la sensibilidad de la arcilla, su

tixotropía y en general, por la capacidad de este suelo a adherirse casi instantáneamente

a una superficie metálica.

Toma de muestras. La muestra se retira de la camisa que la contiene y se coloca en

envases o recipientes especiales, sellándola con parafina sólida. Se rotula para su

identificación y se envía al laboratorio para los ensayos pertinentes. Esta muestra debe

considerarse como remoldeada, ya que el espesor de las paredes del tubo es muy grande

con relación a su diámetro interior.

En cada ensayo que se ejecute se deben anotar los datos relativos al sondaje mismo,

como por ejemplo fecha, número del sondeo, método de perforación, sistema de

recubrimiento del pozo, profundidad, nivel freático, límites o cotas de los estratos,

identificación de los suelos, registro del índice de penetración y tiempo de duración del

ensayo.

Interpretación del SPT. En las tablas se entregan diversas relaciones entre el N y la

densidad relativa para las arenas o la consistencia para las arcillas.

N (para hundir 30 cm) Densidad relativa

0-4 Muy suelta

4-10 Suelta

10-30 Medianamente densa

30-50 Densa

>50 Muy densa

N (para hundir 30 cm) Consistencia

2 Muy blanda

2-4 Blanda

4-8 Media

8-15 Rigida

15-30 Muy rigida

>30 Dura

Compacidad N(SPT) Ø

Muy suelta <4 <30

66


Suelta 4-10 30-35

Compacta 10-30 35-40

Densa 30-50 40-45

Muy densa >50 >45

En la tabla se indican las conclusiones obtenidas por Meyerhof sobre la densidad y el ángulo de

fricción interna de las arenas.

Los valores más bajos mencionados en la tabla anterior, corresponden a arenas

uniformes, en cambio los valores altos a arenas bien graduadas. Cuando las arenas sean

algo arcillosas, el valor inferior debe reducirse en un mínimo de 5 º y cuando se trate de

arenas mezcladas con gravas, el límite superior puede incrementarse en 5º.

Finalmente, Meyerhof relacionó la resistencia por punta del cono dinámico (holandé) y el

número de golpes (N) del SPT, mediante la siguiente expresión:

Rp = n * N

d o n d e :

Rp = resistencia por punta (kg / cm2)

N = índice de penetración estándar SPT

n = valor de tabla según el tipo de suelo

n Tipo de suelo

2.5 Limo arenoso

3.6 Arena y arena con gravas

4.0 Arena fina y arena limosa

4.8 Arena fina amedia

8-18 Arena y grava

12-16 Grava arenosa

Nota: Todas las muestras extraídas de pozos de sondeo deben marcarse con:

Nombre de la obra, lugar, fecha del muestreo, número del pozo, número de la

muestra, profundidad de la muestra extraída, tipo de muestra (alterada ó inalterada),

marcar lado superior e inferior de la muestra, las muestras deben protegerse contra los

rayos del sol y el calor.

3.5 Recomendaciones para exploración de suelos.

ESTRUCTURA (PROYECTO) ESPACIAMIENTO (m)

Urbanizaciones con casas hasta 2 pisos 40 – 70

67


Fabricas de un piso (luces hasta 6 metros) 30 – 60

Edificios para varios pisos 20 – 50

Carreteras y aeropistas 250 – 500

Presas 20 – 60

Puentes 20 – 25

Canteras 50 – 100

Canales 500 – 1000

Vías urbanas 50 - 100

Edificios

ESTRUCTURA (PROYECTO)NUMERO DE PISOS

1 2 4 8 16

30 METROS 3.5 m. 6.0 m 10.0 m 16..0 m 24.0 m.

60 METROS 4.0 m. 3.5 m 12.5 m. 21.0 m. 33.0 m.

120 METROS 4.0 m. 3.5 m 13.5 m. 25.0 m. 41.0 m.

68

MUROS DE CONTENCION

TUBERIAS CANALES


Usando reglas establecidas.

Dp = 3 S0.7 (Para edificios ligeros de acero o edificios estrechos de concreto)

Dp = 6 S0.7 (Para edificios pesados de acero o edificios anchos de concreto)

Donde:

Dp: Profundidad de perforación o excavación en metros.

S: Número de Pisos.

Utilizando el reglamento Nacional de Edificaciones

Para cimentaciones superficiales sin sótano:

Para cimentaciones con sótano

Donde:

Dp: Profundidad de perforación o excavación en metros

D1: Distancia Vertical de desplante de la zapata o fondo de cimentación.

B : Es el ancho de la zapata más grande.

H : Es la distancia vertical entre el nivel del piso terminado del sótano y la

superficie del terreno natural.

PROPÓSITO DE LA EXPLORACIÓN DEL SUELO EN TARAPOTO

69

Profundidad de Investigación de zapatas aisladas o losas de fundación.


El proceso de Identificar las capas o estratos de depósitos que subyacen bajo una estructura y

sus características físicas que se denomina exploración del subsuelo. Su Propósito es obtener

información que ayude al ingeniero en:

1. Seleccionar el tipo y profundidad de la cimentación adecuada para una estructura dada.

2. Evaluar la capacidad de carga de la Cimentación.

3. Estimar el asentamiento probable de una estructura.

4. Detectar problemas potenciales de la cimentación (por ejm: suelo expansivo, suelo

colapsable, relleno sanitario, etc.)

5. Determinar la Localización del nivel freático.

6. Determinar la Localización del nivel freático.

7. Predecir el empuje Lateral de la tierra en estructuras como Muros de Retensión, talla

estacados y cortes arriratrados.

8. Establecer métodos de construcción para condiciones ambientales del suelo de Tarapoto.

PROGRAMA DE EXPLORACIÓN DEL SUB SUELO

La exploración del Sub suelo comprende varias etapas, entre ellas la recolección de

información preliminar, el reconocimiento de campo y la investigación del Suelo.

1. Recolección de Información Preliminar

Tener una idea general del tipo de Estructuras de uso general.

Tener una idea general de la topografía y del tipo de suelo que se encontrara cerca

y alrededor del lugar de estudio, se obtiene de las siguientes fuentes:

Mapas de levantamientos geológicos – INGEMMET

Carta Nacional

Reportes de los suelos estudiados

Información Hidrometereológica

Reglamento nacional de Edificaciones

Manuales de Suelos

La Información obtenida así es sumamente útil en la planeación de una investigación. En

algunos casos se logran ahorros considerables si se detectan de antemano problemas

que pueden luego encontrarse en el programa de Exploración.

2. RECONOCIMIENTO DE CAMPO

El Ingeniero debe siempre hacer una inspección visual del lugar de estudio para obtener

información sobre:

70


La topografía general del lugar, la posible existencia de canales de drenaje,

botaderos de basura y otros materiales. Además la evidencia del flujo plástico en

taludes y grietas profundas y ampliar a intervalos regularmente espaciados puede

ser indicativo de suelos expansivos.

Estratificación del suelo en cortes profundos, como los que se realizan para la

construcción de las vías.

Tipo de vegetación en el sitio que indique la naturaleza del suelo.

Huellas de niveles altos del agua en edificios y en estribos de puentes.

Niveles de agua freática, que son determinados por observación de pozos cercanos.

Tipos de construcciones vecinas y existencia de grietas en muros o viviendas.

Evidencia de erosión en las riberas de los ríos o torrenteras.

La evidencia de inundaciones fluviales o pluviales .

La Naturaleza de la estratificación y propiedades físicas de suelos vecinos, también se

obtienen de reportes disponibles de la exploración del sub suelo para estructuras

existentes.

3. INVESTIGACIÓN DEL SITIO

La fase de investigación del sitio del programa de exploración consiste en la planeación,

efectuar sondeos de prueba y recolectar muestras del suelo a los intervalos deseados

para sub secuentes observaciones y pruebas de laboratorio. La Profundidad mínima

aproximada requerida de los sondeos debe ser predeterminada.

La Profundidad puede ser cambiada durante la operación de barrenado o de excavación

a suelo abierto, dependiendo del sub suelo encontrado.

Para determinar la profundidad mínima aproximada se debe tener en cuenta las reglas

establecidas

3.1. Determinar el espaciamiento de las calicatas utilizando las tablas estadísticas, se

cuadricula el área de estudio en hectáreas y de acuerdo a las necesidades de

obtener la información se determina áreas para la exploración

3.2. Determinar la profundidad de la excavación y/o perforación mediante la

distribución de tensiones en el sub suelo.

Usando reglas establecidas.

71


Dp = 3 S0.7 (Para edificios ligeros de acero o edificios estrechos de concreto)

Dp = 6 S0.7 (Para edificios pesados de acero o edificios anchos de concreto)

Donde:

Dp: Profundidad de perforación o excavación en metros.

S: Número de Pisos.

Utilizando el reglamento Nacional de Edificaciones

Para cimentaciones superficiales sin sótano:

Para cimentaciones con sótano

Donde:

Dp: Profundidad de perforación o excavación en metros

D1: Distancia Vertical de desplante de la zapata o fondo de cimentación.

B : Es el ancho de la zapata más grande.

H : Es la distancia vertical entre el nivel del piso terminado del sótano y la

superficie del terreno natural.

RECOLECCIÓN DE MUESTRAS DE SUELO EN EL TERRENO (Ref. AASHTO T86-70, ASTM

D420-69)

OBJETIVOS:

• Enseñar a los estudiantes los métodos para la obtención de muestras

• Capacitar al estudiante para obtener una indicio de la variación, según la profundidad, del

contenido de humedad natural del suelo.

• Recolectar información para dibujar un perfil del terreno.

• Como obtener las muestras de suelo, para los ensayos de laboratorio.

EQUIPO:

Palanas, picos

Bolsas de polietileno

Bolsas plásticas

Latas (12) o recipientes para contenido de humedad.

PROCEDIMIENTO:

1. Cada grupo debe excavar una calicata, de por lo menos 1.5 m de profundidad.

2. Tomar dos muestras para contenido de humedad, por cada metro de profundidad y donde

se produzcan cambios visuales en el estrato de suelo. Colocar las tapas de los recipientes

de humedad inmediatamente después de obtener la muestra.

72


3. Es necesario recolectar 30 kg. de suelo por grupo o suficiente material, par los ensayos

de laboratorio sub siguientes. Esta muestra deberán llevarse al laboratorio, identificarse

mediante un rótulo. Así mismo se recomienda ponerlo en un recipiente grande y secarlo al

aire.

4. Cada grupo deberá preparar el registro de excavaciones, de las calicatas o perforaciones

realizadas.

5. Cada grupo deberá dibujar un perfil estratigráfico, utilizando una escala apropiada. Deberá

hacerse una descripción visual del suelo en cada estrato, por ejemplo arena arcillosa gris,

capa vegetal negra, arena gravosa, etc.

PROPIEDADES GEOTÉCTICAS DEL SUELO

Estas propiedades pueden ser determinadas mediante apropiadas pruebas de Laboratorio.

Recientemente se ha puesto énfasis en la determinación in-situ de las propiedades de resistencia

y deformación del suelo. Debido a que así se evita la perturbación de las muestras durante la

exploración de campo.

Así mismo el Ingeniero debe ser conciente de que los depósitos del suelo natural sobre los cuales

las cimentaciones se construyen, no son homogéneas en la mayoría de los casos. El Ingeniero

debe entonces tener un conocimiento pleno de la geología de la zona. Es decir, del origen y

naturaleza de la estratificación del suelo, así como las condiciones del agua del sub suelo. La

Ingeniería de cimentaciones es una combinación de, mecánica de suelos, geología y el buen

juicio derivado de experiencia del pasado.

INFORME TECNICO

INDICE

INTRODUCCIÓN

GENERALIDADES

Objetivo del estudio

Ubicación del área en estudio

Condiciones climáticas

Características del Proyecto

METODOLOGIA

INVESTIGACIONES EFECTUADAS

Aspectos Geológicos

Trabajos de Campo

73


Calicatas

Muestreo Disturbado

Muestreo Inalterado

Registro de Excavaciones

Ensayos de Laboratorio

Clasificación de Suelos

DESCRIPCIÓN DEL PERFIL ESTRATIGRAFICO

ANALISIS DE RESULTADOS

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIOES

CUARTA UNIDAD: GRANULOMETRIA DE LOS SUELOS

Generalidades

El ingeniero interesado en suelos deberá estar suficientemente enterado de los métodos y

criterios basados en la distribución granulométrica.

Su finalidad es obtener la distribución por tamaño de las partículas presentes en una muestra de

suelo. Así es posible también su clasificación mediante sistemas como AASHTO o SUCS. El

ensayo es importante, ya que gran parte de los criterios de aceptación de suelos para ser

utilizados en bases o sub -bases de carreteras, presas de tierra o diques, drenajes, etc.,

depende de este análisis.

Para obtener la distribución de tamaños, se emplean tamices normalizados y numerados,

dispuestos en orden decreciente.

Definición

Es el estudio y determinación de los diferentes tamaños de las partículas de los suelos, la

granulometría ofrece criterios que permiten encasillar a un suelo en sistemas de clasificación

74


ampliamente difundidos con la posibilidad de poder utilizar experiencias de otros

investigadores

Análisis mecánico y gradación de suelos

Comprende todos los métodos para la separación de un suelo seco en diferentes

tamaños o fracciones. El de tamizado para las partículas grueso – granulares (gravas, arenas)

y el de sedimentación para la fracción fina del suelo (limos, arcillas, granos < a 0.075 mm),

pues no son discriminables por tamizado.

a. Análisis granulométrico por tamizado en seco

Viene hacer la actividad de hacer pasar la muestra de suelo seco mediante un juego de

tamices que se disponen en forma descendente de acuerdo a la abertura de su diámetro

en mm. Hasta el tamiz # 200 (0.075 mm.)

75


La distribución granulométrica de los suelos, suele ser representada en la “gráfica

granulométrica”, dibujando con porcentajes en peso como ordenadas y tamaños de

partículas como abscisas. La representación en escala semilogaritmica (eje de las

abscisas en escala logarítmica y a escala natural las ordenadas), un suelo constituido

por partículas de un solo tamaño estará representado por una línea vertical, una curva

muy tendida indica gran variedad en tamaños (suelo muy heterogéneo), suelo bien

graduado

Como una medida simple de la uniformidad de un suelo, se utiliza el coeficiente de

uniformidad (Cu).

76


77

Problema Nº 1: se tiene los siguientes datos del ensayo de granulometría por tamizado en seco. Determinar el Cu y Cc, así mismo graficar la curva granulométrica


Fuente : 1 Ing. Joseph E. Bowles. Manual de laboratorio de mecánica de suelos, pg. 45

78

Nota: Los coeficientes de uniformidad y curvatura serán determinados, si se cumple que el 12 % o menos pasa por la malla Nº 200 1

Malla peso ret. % Ret. % Acum % Pasa1 1/2'' 0 0 0 100

1'' 1818.1 12 12 88 3/4'' 1212.1 8 20 683/8'' 3030.2 20 40 60# 4 2272.7 15 55 45

Caz. 6818.1 45 100 0Total 15151.2 100# 10 31.5 7.1 62 38# 20 27.6 6 68 32# 40 29.1 6.5 75 25# 60 22 5.0 80 20# 100 24 5.4 85 15# 200 19.8 4.5 90 10Caz. 46 10.4 100 0Total 200 45.0

1. El análisis de un suelo da los siguientes resultados:

Peso total de la muestra:15151.2 y para hacer el análisis de la arena se tomo

solamente 200gr osea peso inicial Pi: 200gr

Malla Peso Ret.(gr) Malla Peso Ret.(gr)

1 1/2'' 0 # 10 31.5

1'' 1818.1 # 20 27.6

3/4'' 1212.1 # 40 29.1

3/8'' 3030.2 # 60 22

# 4 2272.7 # 100 24

Caz. 6818.1 # 200 19.8

Caz 46

Determinar el coeficiente de uniformidad, curvatura y la curva granulometrica

SOLUCIÓN

Malla peso ret. % Ret. % Acum % Pasa1 1/2'' 0 0 0 100

1'' 1818.1 12 12 88 3/4'' 1212.1 8 20 683/8'' 3030.2 20 40 60# 4 2272.7 15 55 45

Caz. 6818.1 45 100 0Total 15151.2 100# 10 31.5 7.1 62 38# 20 27.6 6 68 32# 40 29.1 6.5 75 25# 60 22 5.0 80 20# 100 24 5.4 85 15# 200 19.8 4.5 90 10Caz. 46 10.4 100 0Total 200 45.0

1. El análisis de un suelo da los siguientes resultados:

Peso total de la muestra:15151.2 y para hacer el análisis de la arena se tomo

solamente 200gr osea peso inicial Pi: 200gr

Malla Peso Ret.(gr) Malla Peso Ret.(gr)

1 1/2'' 0 # 10 31.5

1'' 1818.1 # 20 27.6

3/4'' 1212.1 # 40 29.1

3/8'' 3030.2 # 60 22

# 4 2272.7 # 100 24

Caz. 6818.1 # 200 19.8

Caz 46

Determinar el coeficiente de uniformidad, curvatura y la curva granulometrica

SOLUCIÓN


ENSAYOS DE LABORATORIO

Para suelos con tamaño de partículas mayor a 0,075 mm. (75 micrones) se utiliza el método de

análisis mecánico mediante tamices de abertura y numeración indicado en la tabla. Para suelos

de tamaño inferior, se utiliza el método del hidrómetro, basado en la ley de Stokes.

Tamiz (ASTM) Abertura real (mm.) Tipo de suelo3 ” 76,12

GRAVA

2 ” 50,8011/2 ” 38,10

1” 25,40¾” 19,05

3/8” 9,52Nº 4 4,75 ARENA GRUESA

N º10 2,00ARENA MEDIAN º20 0,84

N º40 0,42N º60 0,25

ARENA FINAN º140 0,105N º200 0,075

Fuente : Ing. Joseph E. Bowles. Manual de laboratorio de mecánica de suelos, pg. 45

Método: análisis mecánico por tamizado en seco.

1. Equipo.

Un juego de tamices normalizados según la tabla anterior.

Dos balanzas: con capacidades superiores a 20 kg. y 2000

gr. Y precisiones de 1gr. y 0,1gr. Respectivamente.

79

Cu = D60 / D10 =127

Cc = (D30)2 / D10 D60 = 0.73


Horno de secado con circulación de aire y temperatura

regulable capaz de mantenerse en 110 º ± 5 º C.

Un vibrador mecánico.

Herramientas y accesorios. Bandeja metálica, recipientes

plásticos y escobilla.

2. Procedimiento

Se homogeniza cuidadosamente el total de la muestra en estado natural

(desmenuzándola con un mortero), tratando de evitar romper sus partículas individuales,

especialmente si se trata de un material blando, piedra arenosa u otro similar.

Se reduce por cuarteo una cantidad de muestra levemente superior a la mínima

recomendada según el tamaño máximo de partículas del suelo.

Tamaño máx. de partículas (mm) Cantidad mím. A ensayar (kg)

4.75 0.5

25 10.0

50 20.0

80 32.0

Se seca el material dentro de un horno a una temperatura de 110 ºC, hasta conseguir

pesadas consecutivas constantes en la muestra. Cuando esté seca, se obtiene la cantidad

mínima recomendada (Wm) a ensayar según la tabla anterior.

Inmediatamente obtenido el tamaño de muestra a ensayar, se pesa y se lava con el fin de

eliminar todo el material fino menor a 0,075 mm. Para esto, se remoja el suelo en un

recipiente con agua hasta que las partículas más finas se suelten, en seguida se lava el

suelo colocando como filtro la malla N º200 ASTM (0,075 mm.), hasta observar que el

agua utilizada salga limpia. El material retenido en la malla se deposita en una bandeja y

se coloca al horno durante 24 horas. Cumplido el tiempo de secado y una vez enfriada la

muestra, se pesa (Wm después lavado).

A continuación, se deposita el material en juego de tamices, los que deberán encontrarse

limpios y ordenados en forma decreciente los mayores arriba hasta los diámetros

inferiores abajo. El juego deberá contar de una tapa en la parte superior y una bandeja de

residuos en la inferior.

Se hace vibrar el conjunto durante 5 a 10 minutos, tiempo después del cual se retira del

vibrador y se registra el peso del material retenido en cada tamiz. Sumar estos pesos

(peso final o después del ensayo) y comparar con el peso inicial o peso de la muestra

seca después del lavado, con el cual se inicio el cribado. Esta operación permite detectar

80


cualquier pérdida de suelo durante el proceso de tamizado. Si se tiene una pérdida de

más del 2% con respecto al peso original, se considera que el experimento no es

satisfactorio y por consiguiente debe repetirse.

Calcular el porcentaje en cada tamiz. Así mismo calcular el porcentaje que pasa,

comenzando por el 100% y sustraer el porcentaje retenido en cada malla como un

proceso acumulativo.

Cada miembro del grupo debe hacer una gráfica semilogarímica del tamaño de la

partícula vs porcentaje que pasa. Si menos del 12% del material pasa a través del tamiz

Nº 200, es necesario calcular el Cu y Cc.

PRESENTACIÓN DE RESULTADOS

Gráfica:

81

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTÍNFACULTAD DE INGENIERÍA CIVILLABORATORIO DE MECANICA DE SUELOSDETERMINACION DE LA GRANULOMETRÍAProyecto:Ubicación:Descripción del suelo:Tamizado: MecánicoVía: LavadoFecha de muestreoFecha de ensayo

Material seco :

Material lavado y seco :

Material fino lavado :


QUINTA UNIDAD: PLASTICIDAD EN SUELOS

5.1. Generalidades

En los suelos cohesivos (arcillas, limos, margas, arcillas arenosas, limos arenosos) debe

averiguarse el comportamiento por la plasticidad.

La plasticidad de los suelos cohesivos no es una propiedad permanente, sino

circunstancial y dependiente de su contenido de humedad (agua). Por ejemplo una

arcilla bastante seca, puede tener la consistencia de un ladrillo, con plasticidad nula, y

esa misma, con gran contenido de agua puede presentar las propiedades de un lodo

semilíquido. Entre ambos extremos, existe un intervalo del contenido de agua en que la

arcilla se comporta plásticamente.

5.2. Definición

Es la propiedad de un material por el cual es capaz de soportar deformaciones rápidas

sin rebote elástico, sin variación volumétrica apreciable y sin deformarse y ni agrietarse.

5.3. Estados de consistencia

Según su contenido de agua en orden decreciente, un suelo es susceptible de ser

plástico y puede estar en cualquiera de los siguientes estados de consistencia, definidos

por atterberg.

82


5.3.1.- Estado Líquido.- Cuando el suelo tiene las propiedades y apariencia de una

suspensión.

5.3.1.- Estado Semi líquido.- Cuando el suelo tiene las propiedades y apariencia

de una suspensión.

5.3.3.- Estado Plástico.- Cuando el suelo está sujeto a deformaciones.

5.3.4.- Estado semi Sólido.- Cuando el suelo se encuentra en proceso de

endurecimiento difícil de trabajarse, disminuye su volumen al estar sujeto al

secado.

5.3.4.- Estado Sólido.- Cuando el suelo no cambia su volumen al irse secando

5.4. Limites de consistencia.

La frontera entre el estado semi líquido y plástico es el L.l.

La frontera convencional entre los estados plásticos y semi sólido es el L.P.

La diferencia entre los valores de los límites de plasticidad se denomina IP.

.… … …………………………………………… 5.3.1

ESQUEMA DE ESTADOS DE CONSISTENCIA

SÓLIDO SEMI SÓLIDO PLÁSTICO SEMI LÍQUIDO LÍQUIDO

Además de estos límites, Atterberg definió otros límites de consistencia.

a).- Límite de adhesión: Es el contenido de agua con que la arcilla pierde sus

propiedades de adherencia.

b).- Límite de Cohesión: Es el contenido de agua con que los grumos de arcilla ya no

se adhieren entre sí.

c).- Límite de Contracción.- Frontera entre los estados de consistencia semí sólido y

sólido definido con el contenido de humedad (agua) con el que el suelo ya no disminuye

su volumen al seguirse secando.

5.4.1 Determinación del limite líquido (Ll)

Se emplea la copa de Casagrande en el cuál se coloca el material (suelo) que

pasa la malla N° 40 se presenta en el dibujo el aparato.

83

Volumen de la mezcla suelo - agua Contenido de agua creciente

LC LL LC


5.4.2 Determinación del limite Plástico (Lp)

Dividir en varios pedazos o porciones pequeñas de muestra de 20

gramos de suelo que se habría separado.

Arrollar la muestra con la mano sobre una placa de vidrio hasta

alcanzar un cilindro de 3 Mm. (velocidad de 80 a 90 movimientos por

minuto )

Repetir este proceso tantas veces con variación en la consistencia

hasta presentar el rollito señales de agrietamiento.

Determinar el contenido de humedad en ese estado (LP).

Procedimiento Opcional:

Se prepara rollitos, sobre una hoja de papel totalmente seca, para acelerar

la perdida de agua (humedad) del material, también es frecuente efectuar

el rolado sobre una placa de vidrio. Cuando los rollitos llegan a los 3 mm,

se doblan y presionan, formando una pastilla que vuelva a rolarse, hasta

que en los 3 mm justos ocurra el desmoronamiento y agrietamiento en tal

momento se determinará rápidamente su contenido de agua (humedad),

que es el límite plástico.

Problema N° 1: Determinar el Ll.y LP, con los sgts. Resultados de laboratorio

Determinación del Límite líquidoN° de tarro (gr) 05 06 07

Tarro + Ws.h. (gr) 41.00 37.08 40.45

Tarro + Ws.s. (gr) 36.65 33.07 35.59

84


Wagua (gr) 4.35 4.01 4.86

Wtarro 15.17 15.47 15.58

Ws.s. 21.48 17.60 20.01

W % 20.25 22.78 24.29

N° de golpes 36 20 15

Determinación del Límite plásticoN° de tarro 09 10 11

Tarro + Ws.h. 26.82 26.12 26.54

Tarro + Ws.s. 25.21 24.73 25.08

Wagua 1.61 1.39 1.46

Wtarro 15.23 15.23 15.22

Ws.s. 9.98 9.50 9.86

W % 16.13 14.63 14.81

Problema N° 2 Determinar el L.L. De un suelo mediante los siguientes datos

85


5.4.3 DETERMINACION DEL LÍMITE DE CONTRACCION

El Límite de Contracción es medido siguiendo la variación del volumen de

una muestra de suelo en función de su humedad, cuando la humedad

disminuye el volumen de la muestra permanece constante, luego el límite

de contracción, es la humedad a partir de la cual el volumen de la muestra

deja de disminuir, cuando el contenido de humedad decrece.

5.5 ECUACION DE LA CURVA DE FLUIDEZ

LL = w = If lg N + C

Donde:

C: Constante que representa la ordenada de la abcisa de 1 golpe

W: Contenido de humedad, como porcentaje del peso seco

86


If: índice de fluidez pendiente de la curva de fluidez, igual a la variación del

contenido de agua correspondiente a un ciclo de la escala logarítmica.

N: número de golpes en la copa de Casagrande

5.6 INDICE DE TENACIDAD

La tenacidad queda definida por el valor del esfuerzo cortante capas de resistir el

suelo en el límite plástico

I.T. = IP/ If : IP = LL - LP

If = Índice de fluencia

5.7 GRADO DE CONSISTENCIA.- (Kw)

A partir de los valores del límite líquido y plástico se puede determinar el grado de

consistencia.

Donde:

LL : Límite líquido

w %n: Contenido de humedad natural

LP : Límite plástico

Kw < 0 Consistencia líquida

0 < Kw<0.50 Consistencia viscosa

0.5<Kw<0.75 Consistencia suave

0.75<Kw< 1 Consistencia plástica (semirígida)

Kw > 1 Consistencia media dura, dura sólida.

5.8 RELACION ENTRE EL LIMITE LIQUIDO (LL) Y EL INDICE DE PLASTICIDAD

(IP)

87


Como base para la clasificación de suelos cohesivos se utiliza un diagrama que

muestra la relación en el LL de un suelo en la abscisa y su IP en la ordenada

Carta de PlasticidadDonde:

CH: Arcilla inorgánica de alta plasticidad

CL: Arcilla inorgánica de baja plasticidad

OH: Arcilla orgánica de alta plasticidad

OL: Arcilla orgánica de baja plasticidad

MH: Limo inorgánico de alta plasticidad

ML: Limo inorgánico de baja plasticidad

OL: Limo inorgánico de baja plasticidad

OH: Limo inorgánico de alta plasticidad

LA PLASTICIDAD:

88


La plasticidad de un suelo se atribuye a la deformación de la capa de agua adsorbida

alrededor de los minerales; desplazándose como sustancia viscosa a lo largo de la

superficie mineral, controlada por la atracción iónica. La plasticidad en las arcillas, por su

forma aplanada (lentejas) y pequeño tamaño, es alta.

La plasticidad del suelo, depende del contenido de arcilla. Skempton (1953) expresó esta

relación matemáticamente con la actividad (A) de la arcilla, así:

A = IP /% de arcilla

Donde:

IP : Índice Plástico

% de arcilla : % de arcilla % en peso WS de partículas < a 2μ

La actividad de la montmorilolnita es alta. A = 7,20

La actividad de la illita es media. A = 0,90

La actividad de la caolinita es baja. A = 0.38

5.8 ENSAYOS DE LABORATORIO

DETERMINACIÓN DEL LIMITE LÍQUIDO ASTM 423-66

Equipo:

Aparato del Límite Líquido (Copa de Casagrande), el que consiste en una

taza (cuchara) de bronce con una masa de 200 ± 20 gr. montada en un

dispositivo de apoyo fijado a una base de caucho, madera o plástico duro.

Acanalador (Casagrande o ASTM), mango de calibre de 1cm. para verificar

altura de caída de la cuchara o copa.

89


Plato de evaporación de porcelana de 120mm. de diámetro.

Espátula hoja flexible de 20mm. de ancho y 70mm. de largo.

Horno de secado con circulación de aire y temperatura regulable capaz de

mantenerse en 110 º± 5ºC.

Balanza de precisión de 0,01gr.

Herramientas y accesorios. Placas de vidrio, agua destilada, recipientes

herméticos, malla Nº 40 ASTM y probeta de 25ml de capacidad.

90


Fuente: Valle Rodas R., 1982.

Procedimiento:

1. Cada mimbro del grupo debe pulverizar una cantidad suficiente de suelo

secado al aire (de una muestra de 5 kg. Puesta a secar la semana anterior),

para obtener una muestra representativa del material que pasa la malla Nº 40,

aproximadamente de 250gr. En seguida se pone a la muestra en el plato de

evaporación agregándole suficiente cantidad de agua destilada, mezclando con

la espátula hasta lograr una pasta homogénea. Esta muestra debe curarse

durante el tiempo que sea necesario para lograr una adecuada distribución de

la humedad.

2. Luego cada grupo debe verificar que la altura de la maquina que va utilizar sea

exactamente de 1cm. Para esta operación se puede utilizar la cabeza en forma

de dado de 1cm en el extremo superior del ranurador patrón. Hacer la

calibración con respecto a la marca de desgaste. Si la altura de caída no se

calibra dentro de estos límites, es posible introducir un error de varias unidades

%, en la determinación del contenido de humedad.

3. Cada miembro del grupo colocará el aparato de límite líquido sobre una base

firme (verificando que esté limpia y seca). Preparar el material, cuando la

mezcla obtenga una apariencia cremosa, su estado es adecuado en general.

Se debe continuar añadiendo pequeñas cantidades adicionales de agua y

mezclando cada vez hasta obtener una mezcla homogénea. Cuando el suelo

se encuentre en un punto de consistencia (pegosidad). se deposita en la copa

unos 50 a 70 gr. del material preparado, para luego alisar la superficie con la

espátula, de modo que la altura obtenida en el centro sea de 10mm. y la masa

ocupe un volumen de 16 cm3 aproximadamente. Una vez enrasado, se pasa el

acanalador para dividir la pasta en dos partes, a través de un canal de 63mm.

De longitud. Si se presentan desprendimientos de la pasta en el fondo de la

copa, se debe retirar todo el material y reiniciar el procedimiento.

4. Cuando se tiene la ranura, se gira la manivela del aparato con una frecuencia

de 2 golpes por segundo, contando el número de golpes necesarios para que

la ranura cierre en 10mm. de longitud en el fondo de ella (ver secuencia en la

91


figura). Finalmente, se toman aproximadamente 10gr. del material que se junta

en fondo del canal para determinar la humedad.

5. El material sobrante se traslada al plato de evaporación para mezclarlo

nuevamente con agua destilada y repetir el procedimiento por lo menos 2

veces más, de modo de obtener tres puntos que varíen en un rango de 15 a 35

golpes (ideal es tomar 5 puntos). Es importante señalar que el ensayo se debe

realizar desde la condición más húmeda al a más seca.

Cálculos y gráficos.

1. Calcular la humedad de cada prueba.

2. Construir un gráfico semi- logarítmico, donde la humedad será la ordenada

(en escala natural) y el número de golpes (N), la abscisa. En el gráfico,

dibujar los puntos correspondientes a cada una de las tres o más pruebas y

construir una recta llamada curva de flujo, pasando tan aproximadamente

como sea posible por dichos puntos.

3. Expresar el límite líquido (LL) del suelo, como la humedad correspondiente a

la intersección de la curva de flujo con la abscisa en 25 golpes, aproximando

92

Proceso del ensayo límite líquido.

Fuente: Lambe T., 1951.


al entero más próximo. Este dato también puede interpolarse

matemáticamente con N=25 golpes, obteniendo así el límite líquido.

Recomendaciones:

1. Variables que pueden afectar el resultado de la prueba del límite líquido, son

por ejemplo: utilizar una porción mayor de suelo a ensayar en la cuchara, no

cumplir con la frecuencia de golpes especificada (2 golpes por segundo), el

tiempo en realizar la prueba y la humedad del laboratorio.

También podrá afectar el tipo de herramienta empleada para hacer la ranura.

La desarrollada por Casagrande, tiene la ventaja de permitir un mejor control

de la profundidad de la pasta de suelos en la copa, en cambio la de ASTM es

mejor para suelos con bajo límite líquido, en los cuales es generalmente

difícil hacer la ranura, como sucede con materiales arenosos y limosos. Para

estos suelos, sería incluso necesario formar parcialmente la ranura con la

ayuda de la espátula, después de lo cual la ranura puede ser retocada con

cualquiera de los ranuradores patrón.

2. La altura de caída de la copa debe ser verificada antes de comenzar un

ensayo, utilizando el mango de calibre de 10mm. adosado al ranurador. En

caso de no tener la altura especificada (1cm.), se aflojan los tornillos de

fijación y se mueve el de ajuste hasta obtener la altura requerida.

3. El tiempo de curado varía según el tipo de suelo. En suelos de alta

plasticidad se requerirá de por lo menos 24 horas, en cambio en suelos de

baja plasticidad, este plazo puede ser mucho menor e incluso en ciertos

casos puede eliminarse.

4. En suelos arcillosos el acanalador será pasado una vez, en cambio para

limos se requerirán 2 a 3 pasadas, limpiando cada vez el acanalador.

Determinación del límite plástico s e g ú n D424-59

El límite plástico se ha definido arbitrariamente como el contenido de humedad del

suelo al cual un cilindro de éste, se rompe o resquebraja al amasado presentando

un diámetro de aproximadamente 3mm.

Esta prueba es bastante subjetiva, es decir, depende del operador, el cual debe

ayudarse con un alambre u otro material de 3mm. De diámetro para hacer la

comparación y establecer el momento en que el suelo se resquebraja y presenta el

diámetro especificado.

93


La muestra necesaria para realizar este ensayo deberá tener un peso aproximado

de 20 gr. y pasar completamente por el tamiz de 0,5mm. (malla Nº 40 ASTM).

Equipo:

1. Plato de evaporación de porcelana de 120mm. de diámetro.

2. Espátula hoja flexible 20mm. de ancho y 70mm. de largo.

3. Placa de vidrio esmerilado o mármol como superficie de amasado.

4. Horno de secado con circulación de aire y temperatura regulable capaz de

mantenerse en 110 º ± 5 º C.

5. Patrón de comparación, puede usarse un alambre ó plástico de 3mm. de

diámetro.

6. Balanza de precisión de 0, 01gr.

7. Probeta de 25mm. de capacidad.

8. Herramientas y accesorios. Malla N º40 ASTM, agua destilada y recipientes

herméticos.

P r o c e d i m i e n t o:

1. La muestra de ensayo se prepara de manera idéntica a la descrita en el límite

líquido, o bien puede usarse la misma muestra que se usó en ese ensayo, en

la etapa en que la pasta de suelo se vuelva lo suficientemente plástica para

moldearla como una esfera.

2. Se toma una porción de suelo de aproximadamente 1cm3, se amasa entre las

manos (ver figura) y se hace rodar con la palma de la mano o la base del

pulgar considerando la acción de 80 a 90 movimientos de la mano por minuto

(un golpe = movimiento hacia delante y hacia atrás), por sobre la superficie

de amasado, formando un cilindro. Cuando se alcance un diámetro

aproximado a 3mm. se dobla y amasa nuevamente, para volver a formar el

cilindro, lo que se repite hasta que el cilindro se disgregue al llegar al

diámetro de 3mm. en trozos de tamaño de 0,5 a 1cm. De largo y no pueda

ser reamasado ni reconstituido (Ver figura).

94

Forma de amasar la

muestra de suelo.

Fuente: Lambe T.,

1951.


3. El contenido de humedad que tiene el suelo en ese momento representa el

límite plástico, el cual se determina colocando las fracciones de suelo en un

recipiente, secándolas al horno.

4. Se deben hacer tres determinaciones que no difieran entre sí en más de 2%,

en caso contrario deberá repetirse el ensayo.

C á l c u l o s:

1. Calcular el límite plástico (LP%) del suelo, como el promedio de las tres

determinaciones realizadas.

2. Calcular el índice de plasticidad (IP%), mediante la siguiente expresión:

IP (%) = LL - LP

D o n d e:

LL = límite líquido del suelo (%)

LP = límite plástico del suelo (%)

3. Con los datos de LL, LP y la humedad natural (w) del suelo, calcular el índice

líquido (IL) y el índice de consistencia (IC) del suelo, mediante las siguientes

expresiones:

IL = (w - LP) / IP

IC = (L L - w) / IP

Recomendaciones:

Esta determinación es subjetiva por la cual el operador debiera ser el mismo

para todas las determinaciones y de este modo evitar dispersión en los

resultados obtenidos.

La falla o resquebrajamiento del cilindro se puede definir de las siguiente

manera:

Simplemente por separación en pequeños pedazos

Por desprendimiento de escamas en forma tubular desde dentro hacia afuera

del cilindro de suelo.

Por pedacitos en forma de barril de 6 a 8mm. de largo.

Para producir la falla no es necesario reducir la velocidad de amasado y / o la

presión de la mano cuando se llega a 3mm. De diámetro. Los suelos de muy

baja plasticidad son una excepción en este sentido, en estos casos, la bolita

inicial debe ser del orden de 3mm. antes de empezar a enrollar con la mano.

Es recomendable realizar el ensayo en cámara húmeda para evitar la

evaporación en la muestra de suelo.

95


Si no es posible determinar uno de los límites (LL o LP), o si la diferencia es

negativa (IP), el suelo se calificará como no plástico (N P).

Determinación del límite de contracción según ASTM D 427-61

Nota importante: Evitar el contacto directo del Hg con la piel debido a que es una

sustancia altamente dañina.

Como se vio en los ensayos anteriores (LL, LP), con ellos se puede predecir la

presencia potencial de cambios de volumen en el suelo que podrían provocar

problemas posteriores. Sin embargo, para obtener una indicación cuantitativa de

cuanto cambio de humedad puede presentarse (antes de tener un cambio de

volumen significativo y para obtener una indicación de la cantidad de éste), es

necesario hacer el ensayo del límite de contracción.

El ensayo comienza con un volumen de suelo que presente un estado de humedad

entre la condición de saturación completa (pero no absolutamente necesario) y la

humedad cercano al límite líquido o superior. El suelo se deja secar, en cuyo

proceso se supone que cualquier pérdida de humedad está acompañada por una

disminución en el volumen global de la muestra (o relación de vacíos).

A partir de ese valor límite en el contenido de humedad, es posible producir

cambios adicionales en el volumen del suelo debido a la pérdida adicional de agua

de poros.

El tamaño de la muestra de ensayo será de aproximadamente 30 gr. Y deberá

pasar completamente por el tamiz de 0, 5mm.

Equipo:

Plato de evaporación de porcelana de 140mm. de diámetro.

Regla de enrase de acero de 150mm. de largo.

Espátula o cuchillo con hoja flexible de 75mm. de largo y 20mm. de ancho.

Molde cilíndrico metálico o de porcelana, con fondo plano de unos 45mm. de

diámetro y 13mm. de altura.

Taza de vidrio de 60mm. de diámetro y 30mm. de altura, con borde superior

pulido y esencialmente paralelo a la base.

96


Placa de vidrio con 3 puntas para sumergir la muestra en un recipiente con

mercurio (Ver figura).

Probeta con una capacidad de 25 ml . y graduada cada 0,1ml.

Balanza de 0,01 gr. de precisión.

Horno de secado con circulación de aire y temperatura regulable capaz de

mantenerse en 110 º ± 5 ºC.

Mercurio suficiente para llenar la taza de vidrio y agua destilada.

P r o c e d i m i e n t o:

Procedimiento:

1. El molde se calibra pesándolo (Wt) y obtenemos su capacidad volumétrica.

Para esto último, se llena con mercurio, se enrasa, se pesa (Wt+Hg) y se

determina el volumen de mercurio mediante el dato de su densidad (HG =

13,53gr/cm3). Se registra dicha capacidad como volumen de la pastilla de

suelo húmedo a ensayar (Vm), aproximando a 0,01cm3.

2. Se toma la muestra de ensayo completamente homogenizada y se coloca en

el plato de evaporación, mezclándola con una suficiente cantidad de agua

destilada, llenando completamente los huecos y dejando el suelo lo

suficientemente consistente para colocarlo en el molde sin inclusión de

burbujas de aire. La humedad necesaria para alcanzar la consistencia

requerida es ligeramente superior al límite líquido y en suelos plásticos puede

exceder hasta en un 10% dicho valor.

97

Equipo para determinar el límite de contracción.

Fuente: Valle Rodas R., 1982.


3. A continuación es necesario curar la muestra al menos 24 horas para que se

mezclen homogéneamente las partes líquida y sólida. Este plazo es variable

de acuerdo al tipo de suelo.

4. Se recubre el interior del molde con una capa delgada de vaselina, con el

objeto de evitar la adherencia del suelo al molde. Se coloca una porción de

suelo húmedo de aproximadamente 1/3 de la capacidad del molde en el

centro de éste y se extiende hacia los bordes, golpeando el molde contra una

superficie firme recubierta con papel secante.

5. Se agrega una cantidad de suelo similar a la de la primera capa y se

compacta haciendo que el aire atrapado suba a la superficie, se agrega más

material hasta llenar el molde con un exceso, para luego enrasarlo con la

regla y limpiarlos restos adheridos al exterior del molde.

6. Luego se pesa el molde con el suelo húmedo compactado (Wt+sh ) y se deja

secar al aire hasta que la pastilla de suelo moldeado se despegue del molde

o cambie de color oscuro a claro, la que se seca dentro del horno hasta masa

constante y se determina el peso del molde con el suelo seco (Wt+ss). El

secado primario (al aire), se realiza con el fin de reducir la posibilidad de que

el suelo se fracture formándose grietas en él debido al violento cambio de

temperatura en el horno.

7. Finalmente, se debe obtener el volumen de la pastilla de suelo seco, para ello

debe llenarse la taza con mercurio hasta que rebalse, se enrasa con la placa

de vidrio y se limpian los restos adheridos al exterior de la taza.

8. Luego se coloca la taza llena sobre el plato de evaporación (de peso W1) y se

deposita la pastilla de suelo en el mercurio sumergiendo la con las puntas de

la placa de vidrio, hasta que esta tope firmemente contra el borde de la taza,

tratando de no dejar aire atrapado bajo el trozo de suelo ni bajo la placa de

vidrio.

9. Al sumergir la pastilla de suelo, se desplaza un volumen de mercurio que

queda en el plato de evaporación, el que debe pesarse (W2) ya que con la

98


densidad del mercurio se conocerá el volumen desplazado, que es igual al

volumen de la pastilla de suelo seco (Vs), aproximando a 0,01cm3

C á l c u l o s:1. Calcular la humedad del suelo (w) al momento de moldear, mediante la


w = (Wt+sh - Wt+ss) / (Wt+ss - Wt) * 100 (%)

Donde:

Wt+sh = Peso del molde más suelo húmedo (gr.)

Wt+ss = Peso del molde más suelo seco (gr.)

Wt = Peso del molde (gr.)

2. Cálculo el límite de contracción (LC) :

LC = w - (Vm - Vs) / (Wt+ss - Wt) * gw * 100 (%)

Donde:

Vm = volumen de la pastilla de suelo húmedo (cm3)

Vs = volumen de la pastilla de suelo seco (cm3)

gw = densidad del agua (gr / cm3)

3. Calcular el volumen del suelo húmedo (Vm) :

Vh = (Wt+Hg - Wt) / γ H G (cm3)

Donde:

Wt+Hg =Peso del molde lleno de mercurio (gr.)

g Hg = Densidad del mercurio (13,57gr /cm3)

4. Calcular el volumen del suelo seco (Vs):

Vs = (W2 - W1) / gHg (cm3)

Donde:

W1 =Peso del plato de porcelana más mercurio desplazado (gr.)

W2 = Peso del plato de porcelana (gr.)

5. Calcular la relación de contracción (R), como la relación entre un cambio de

volumen dado y su correspondiente cambio en la humedad sobre el límite de

contracción y el cambio volumétrico del suelo (Vc), definido como la

disminución de volumen que presenta la masa de suelo cuando su humedad

(w) disminuye a una semejante al límite de contracción (LC), mediante las

siguientes expresiones:

R = (Wt+ss - Wt) / Vs

V c = (w - LC) * R (%)

6. Calcular la relación de contracción lineal del suelo (LS), definida como la

disminución en una dimensión que presenta una masa de suelo cuando su

99


humedad (w) disminuye a un porcentaje igual al límite de contracción (LC),

mediante la siguiente expresión:

LS = (1 - 3√ 1 - VC) * 1 0 0 (%)

SEXTA UNIDAD: CLASIFICACIÓN DE SUELOS

6.1.- GENERALIDADES

Resolver un problema de geotecnia supone conocer y determinar las propiedades del

suelo; por ejemplo:

Para determinar la velocidad de circulación de un acuífero, se mide la

permeabilidad del suelo, se utiliza la red de flujo y la ley de Darcy.

Para calcular los asentamientos de un edificio, se mide la compresibilidad del

suelo, valor que se utiliza en las ecuaciones basadas en la teoría de la

consolidación de Terzaghi.

Para calcular la estabilidad de un talud, se mide la resistencia al corte del suelo y

este valor se lleva a expresiones de equilibrio estático.

En otros problemas, como pavimentos, no se dispone de expresiones racionales para

llegar a soluciones cuantificadas. Por esta razón, se requiere una taxonomía de los

suelos, en función de su comportamiento, y eso es lo que se denomina clasificación de

suelos, desde la óptica geotécnica.

Agrupar suelos por la semejanza en los comportamientos, correlacionar propiedades

con los grupos de un sistema de clasificación, aunque sea un proceso empírico, permite

resolver multitud de problemas sencillos. Eso ofrece la caracterización del suelo por la

granulometría y la plasticidad. Sin embargo, el ingeniero debe ser precavido al utilizar

esta valiosa ayuda, ya que soluciones a problemas de flujos, asentamientos o

estabilidad, soportados sólo en la clasificación, puede llevar a resultados desastrosos.

Las relaciones de fases constituyen una base esencial de la Mecánica de Suelos. El

grado de compacidad relativa de una arena es seguro indicador del comportamiento de

ese suelo. La curva granulométrica y los Límites de Atterberg, de gran utilidad, implican

la alteración del suelo y los resultados no revelan el comportamiento del suelo in situ.

De hecho una de las más importantes funciones de un sistema sería proporcionar la

máxima información normativa, a partir de la cual el técnico sepa en que dirección

profundizar su investigación.

6.2.- SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACION DE SUELOS (SUCS)

100


Está basado en la identificación de los suelos según sus calidades estructurales, la

plasticidad y la agrupación con relación a su comportamiento como materiales de

construcción.

Para la clasificación se toma en cuenta lo siguiente:

Porcentaje de la fracción que pasa el tamiz N° 200

Forma de la curva de distribución granulométrica

Características de plasticidad y compresibilidad.

Los suelos se separan en tres grupos.

Suelos de grano grueso

Suelos de grano fino

Suelos altamente orgánicos

LOS SUELOS DE GRANO GRUESO:

Se dividen en gravas (G) y arenas (S), las gravas contienen un 50% > de la fracción

gruesa retenida en el tamiz N° 4 (4.75 mm). Y las arenas son aquellos suelos cuya

porción 50% > pasa el tamiz N° 4. Tanto las gravas (G) como las arenas (S) se dividen

en cuatro grupos secundarios:

GW, SW : Limpio de finos bien graduado

GP, SP : Limpio de finos mal graduado

GM, SM : Con cantidad apreciable de finos no plásticos

GC, SC : Con cantidad apreciable de finos plásticos.

LOS SUELOS DE GRANO FINO:

Los limos (M) y las arcillas (C), se dividen a su vez en dos grupos secundarios basados

en el hecho de que el suelo tiene un LL relativamente bajo (L = low),o alto (H = high)

En la Carta de Plasticidad, estos suelos tienen un límite líquido y un índice plástico que

resultan puntos por debajo de la línea “A”.

LOS SUELOS ALTAMENTE ORGÁNICOS:

Son usualmente muy comprensibles y tienen características inadecuadas para la

construcción.

101


Se clasifican dentro del grupo designado por el símbolo Pt: turba, el humus y los suelos

de pantanos son ejemplos típicos de este grupo de suelos

CRITERIOS PARA LA CLASIFICACION “SUCS” SEGÚN RESULTADOS

OBTENIDOS POR MEDIO DE ENSAYOS DE LABORATORIO

I. SUELOS DE GRANO GRUESO (más del 50% será retenido por la malla N° 200)

1. Distinción entre grava y arena ( G,S )

> 50% retenido por la malla N° 4 (4.75 mm) G

< 50% retenido por la malla N° 4 (4.75 mm) S.

2. Material que pasa por la malla N° 200 (0.075 mm)

< 5% gravas o arenas limpios bien ó mal graduados: GW ,GP o SW , SP.

> 12% gravas ó arenas con finos GM, GC, ó SM , SC.

Entre 5 y 12% símbolos mixtos: por ejemplo GW + GP

3. Determinación de la graduación para suelos de grano grueso con pocos

finos (menor del 12% que pase la malla N° 200).

a.- Coeficiente de uniformidad.

Cu = D 60

D 10

Debe ser > que 3 para GW, SW.

b.- Coeficiente de graduación

C c = (D 30) 2

D60 x D 10

Debe estar entre 1 y 3, entonces será GW y SW;

Será GP y SP, si no cumplen con este requisito

4. Suelos de grano grueso con finos (GM, GC, ó SM, SC)

Se toma en cuenta los límites:

a.- Para GM Y SM (Suelos limosos)

Los límites deben encontrarse bajo la línea “A” o el IP debe ser menor de 4

102


b.- Para GC y SC (mezclas bien graduadas con arcilla):

Los límites deben encontrarse sobre la línea “A” o el IP debe ser mayor de 7

II. SUELOS DE GRANO FINO:

Esta clasificación está basada sólo en los límites de Atterberg para la fracción que

pasa la malla Nº40, y se obtiene a partir de la llamada

CARTA DE PLASTICIDAD:

103


Donde:

CH: Arcilla inorgánica de alta plasticidad

CL: Arcilla inorgánica de baja plasticidad

OH: Arcilla orgánica de alta plasticidad

OL: Arcilla orgánica de baja plasticidad

MH: Limo inorgánico de alta plasticidad

ML: Limo inorgánico de baja plasticidad

OL: Limo inorgánico de baja plasticidad

OH: Limo inorgánico de alta plasticidad

1. Grupo CL y CH (constituido por arcilla inorgánica).

a) El grupo CL comprende a la zona sobre la línea “A”

LL < 50 % y IP > 7 %

b) El grupo CH comprende a la zona arriba de “A”

LL < 50 %

2. Grupo ML y MH (limos inorgánicos).

a) El grupo ML comprende a la zona bajo la línea “A” con

IP < 4 %

b) El grupo MH, corresponde a la zona debajo de la línea “A”

LL > 50 %

Los suelos finos que caen sobre la línea “A” con 4% < I y < 7%, se consideran como

casos de frontera asignándoles el símbolo CL – ML.

3. Grupo OL y OH (Suelos orgánicos):

Las zonas correspondientes son las mismas que los de los grupos ML y MH. Una

pequeña adición de materia orgánica coloidal hace que el LL. De una arcilla crezca

sin apreciable cambio de su IP.

4. Grupos Pt:

El límite líquido de estos grupos suele estar entre el 300 y 500 %, quedando su

posición en la carta de plasticidad netamente debajo de la línea “A”.

6.1 SISTEMA DE CLASIFICACION AASHTO (American association of state highway

officiale)

104

Detalle de clasificación en la zona de LL <30 y el IP <10


Se distingue entre 7 grupos básicos:

El mejor suelo para sub rasante de carreteras viene clasificado como A - 1, le sigue

en calidad el A – 2, siendo el A – 7 de peor calidad.

Los siete grupos básicos se han divididos en sub grupos con un índice de grupo, con

el fin de aproximar dentro de las valorizaciones del grupo, los índices de grupo van

de cero (0) para la mejor subrasante a 20 para pésimas. Los incrementos de valor de

los índices de grupo reflejan una reducción en la capacidad para soportar cargas,

por el efecto combinado de cimiento del LL y IP y disminución en el % de material

grueso.

Se lo obtiene mediante el uso de una formula para indice de grupo basado en la

granulometría y los límites (LL – IP) del suelo.

La formula del índice de grupo es la siguiente:

Queda definido según la ecuación: IG = 0,2 a + 0,005 a c + 0,01 b d, o

IG = (F – 35) [ 0,2 + 0,005 (LL – 40 ) ] +0,01 (F-15)(IP – 10)

.a = Porción de porcentaje que pasa el tamiz N° 200 mayor del 35% expresada como

número entero positivo ( I – 40 ).

.b = Porción de porcentaje que pasa el tamiz N° 200 mayor del 15% expresada como

número entero positivo ( I – 40 ).

.c = Porción numérica del límite líquido mayor de 40 y que no exceda de 30 número

entero ( I a 20 )

.d = Porción numérica del IP mayor de 10 y que no exceda de 30 número entero (I a

20)

El índice de grupo se expresa en un paréntesis después del número del grupo por

ejm. A – 6 (7). La clasificación de las subrasantes en términos del IG es la Siguiente:

Excelente................A – I (0) Buena.................IG de 0 a 1

Regular.................IG de 2 a 4 Mala...................IG de 5 a 9

Muy mala............ IG de 10 a 20

Suelos A – 1.- Son mezcla bien graduadas de gruesos a finos con aglutinantes no

plásticos o de plasticidad débil. Estos suelos tienen una gran estabilidad a la carga,

sin afectar las condiciones de humedad, se comportan satisfactoriamente como

bases de superficie bituminosas de desgaste delgadas.

Los suelos clasificados en este grupo son materiales adecuados o que pueden

hacerse adecuados para capas granulares de base

105


Suelos A – 2.- Están constituidos de material fino y grueso mezclados con

aglutinantes, pero son inferiores a las suelos A – 1 debido a su mala graduación, a

su aglutinante inferior o ambas cosas.

En la superficie de la carretera pueden presentar una gran estabilidad cuando estén

secos, según la cantidad y características del aglutinante, pueden reblandecerse,

cuando se humedecen o volverse sueltos y polvorientos durante los periodos de

sequía. Si se usan como capas de base, los tipos plásticos pueden perder

estabilidad, debido a la saturación por capilaridad o deficiencia de drenaje.

Los suelos A-2-4 y A-2-5, incluyen aquellos materiales granulares que tienen un

suelo aglutinante con características de los suelos A-2-6 y A-2-7 incluyen materiales

granulares que tienen un suelo aglutinante con características de los suelos de los

grupos A – 6 y A – 7.

Suelos A– 3.- Están compuestos por arenas deficientes en aglutinante. Son típicos

en este grupo la arena fina de desierto y la arena transportada por el viento (costa

peruana) así como las mezclas de depositos aluviales de arena fina de mala

graduación con pequeñas cantidades de arena gruesa, tienen una estabilidad

deficiente a la carga de los suelos, exepto cuando están húmedas, las condiciones

de humedad las afecta ligeramente; no tienen cambios de volúmen y constituyen una

sub rasante adecuada para pavimentos de todo tipo, cuando están confinados.

Pueden ser compactados por vibración, con rodillo de acero, con rodillos de llantas o

cubiertas neumáticas.

Suelos A–4.-Están compuestas predominantemente por limos con solo moderados

cantidades de arcilla pegajosa coloidal. Se encuentran frecuentemente y

proporcionan una superficie firme para la circulación cuando estan secos, teniendo

un escaso abultamiento después de ser cargados. Cuando absorven agua se

abultan, perjudicialmente pierden estabilidad.

Varían ampliamente en composición textural desde limosos arenosos, barros

limosos y arcillosos, son dificiles de compactar ya que el intervalo de humedad para

una compactación satisfactoria, es muy pequeña .

Los tipos más prácticos se dilatan con los aumentos del contenido de humedad,

especialmente cuando se han compactado a un contenido de humedad inferior al

óptimo. Las superficies bituminosas requieren bases sustanciales cuando se colocan

sobre sub rasantes de los de este grupo.

106


Suelos A –5.- Son similares a los A – 4, con excepción de que incluyen suelos de

graduación muy mala. Estos suelos se presentan raramente, son suceptibles al

abultamiento cuando se retira la carga aunque esten secos. Las propiedades

plásticas dificultan la conveniente compactación, las bases de tipo flexible colocadas

durante la construcción y no son aceptables como sub rasantes para capas delgadas

de capa flexible estabilizada, ni para superficies bituminosas.

Están sujetas a la acción de la congelación, se ha observado que los pavimentos

colocados sobre sub rasantes de este tipo de suelo se agrietan excesivamente.

Suelos A –6.- Se componen predominantemente de arcilla con contenidos

moderados de materiales gruesos. En los estados de plasticidad blanda o rígida

solo absorben agua adicional cuando se les manipula, tienen una buena aptitud

portante cuando está compactado a la densidad máxima, pero bajan su capacidad

portante cuando absorben humedad, presentan índices de plasticidad altos, por

encima de 18 de esos suelos indican una naturaleza cohesiva del material

aglutinante (arcilla) y solamente serán adecuados para rellenos y sub rasantes

cuando se colocan y mantienen bajo contenido de humedad.

Mientras, que el flujo de agua por gravitación es muy pequeño, la acción capilar que

ocasiona que el agua se mueva de las porciones húmedas a las más secas es muy

grande y se pueden desarrollar por este motivo grandes fuerzas expansivas.

Serán inadecuadas para sub-base bajo capas delgadas flexibles o capas

superficiales bituminosas a causa de los grandes cambios de volumen que motivan

las variaciones de humedad y la pérdida de poder portante después de la aducción

de agua.

Suelos A –7.- Están compuestos predominantemente de arcilla como los suelos A –

6, pero debido a las partículas de limo de tamaño uniforme, a la materia orgánica,

escamas de única, o carbonato de cal , son elásticos. Un determinado contenido de

humedad se deforma y abultan apreciablemente cuando se retira la carga. También

presentan las características dadas para los suelos A-6 en el párrafo anterior.

Son difíciles de compactar convenientemente lo que hace que sean especialmente

inadecuados para pavimentos flexibles.

Los suelos A-7-5.- Comprenden los suelos A-7 con índice de plasticidad moderado,

en relación al LL y pueden ser altamente elásticos, así como estar sujetos a

considerables cambios de volumen.

107


Los suelos A-7-6.- Comprenden suelos con índice de plasticidad muy alto con

relación al LL y estar sujetos a cambios de volumen extremadamente altos.

Turba y Escombros.- Son aquellos compuestos de turba y escombros muy blandos,

contienen grandes cantidades de material orgánico y no deben ser usados en ningún

tipo de construcción.

Ejemplo:

Un suelo A-7-6 con un 73% de material fino que pasa el tamiz N° 200 un LL de 65%

y un IP de 28% tendrá:

IG = (73-35) 0,2 +0,005 (65-40) +0,01 (73.15) (28-10) = 22,70323 ≡ 2

108


Clasificación de suelos y mezclas de agregados para la Construcción Vial Recommended Practice AASHTO M 145-82 (Specifications - Parte 1, 1986)

Clasificación General

Materiales Granulares (35% o menos pasa el tamiz Nº200)

Materiales limo-arcillosos (más de 35% pasa el tamiz Nº200)

A-1 A-2 Clasificación de

Grupo A-1-a A-1-b A-3

A-2-4 A-2-5 A-2-6 A-2-7 A-4

Análisis de tamizado (% pasa)

2.00 mm (# Nº10) 50 máx ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- 0.425 mm (# Nº40) 30 máx 50 máx 51 min ---- ---- ---- ---- ---- 0.075 mm (# Nº200) 15 máx 25 máx 10 máx 35 máx 35 máx 35 máx 35 máx 36 min

Características de fracción pasa # Nº40

Límite Líquido (LL) ---- ---- 40 máx 41 min 40 máx 41 min 40 máx Índice Plástico (IP) 6 máx NP 10 máx 10 máx 11 min 11 min 10 máx

Materiales constituyentes significativos

Fragmentos de piedra, grava y

arena

Arena fina

Grava y arena limosa o arcillosa Suelos limosos

Clasificación general como subrasante

Excelente a buena Regular a pobre

El IP del subgrupo A-7-5 es igual o menor que LL menos 30. El IP del subgrupo A-7-6 es mayor que LL menos 30 (ver Gráfico siguiente). La casilla A-3 antes de la A-2 es debido al proceso de eliminación de izquierda a derecha. No indica superioridad de A-3 sobre A-2.

109


110


111

Malla # Abertura (mm) Retenidos (grs.) Las pruebas de consistencia han arrojado2" 0.00 los siguientes resultados:1" 0.001/2" 157.50 LL = 54%N° 4 4.76 162.00 LP = 29%10 2.00 303.00 DETERMINAR:20 0.841 277.50 a).- Clasificación AASHO30 0.595 57.00 b).- Clasificación SUCS40 0.42 55.50 c).- Caracteristicas principales60 0.25 118.50100 0.149 82.00200 0.074 189.00Cazoleta 108.00

1500.00

Solución:

Malla Retenido % Retenido % R. acumulado % que pasa

2" 0.00 0.00 0.00 100.001" 0.00 0.00 0.00 100.001/2" 157.50 10.50 10.50 89.50N° 4 162.00 10.80 21.30 78.70<N° 4 1180.50 78.70 100.00 0.00

1500 - 100% X = PR * 100/1500 = 100/1500*PRPR - X

PROBLEMA # 2. El análisis de un suelo ha dado los siguientes resultados


PROBLEMA N° 3: El análisis de un suelo da los siguientes resultados y tomando los datos del problema N° 1 Cáp. V, Clasificar el suelo mediante los métodos SUCS y AASHTO e indicar sus principales características.

N° de malla Peso retn. (gr) % que pasa

1´´ 00 100

3/4 15 95

1/2 8 92

3/8 9 89

4 12 85

8 10 82

10 2 81

16 8 78

30 23 70

40 21 63

50 28 54

80 39 41

100 21 34

112


200 37 22

Cazoleta 67 00

PROBLEMA N° 4: El análisis de un suelo da los siguientes resultados, Clasificar el suelo mediante los métodos SUCS y AASHTO; si los resultados de consistencia son: Ll=32.10%; LP=13.56%

PROBLEMA N° 5: El análisis de un suelo da los siguientes resultados, Clasificar el suelo mediante los métodos SUCS y AASHTO; si los resultados de consistencia son: Ll =16.20%; LP = 10.00%

113


1/2

4

8

10

16 4 98

20 6 95

30 2 94

40 10 89

50 12 83

80 24 71

100 15 64

200 27 50

Cazoleta 100 00


Criterios Nombres de grupos para suelos de grano grueso ASTM D-2487

114


21/2´´ 100

2 84

11/2 77

1 65

3/4 58

1/2 53

3/8 49

4 44

8 40

10 39

16 34

30 29

40 26

50 22

100 15

200 11

Cazoleta 00

Símbolo de Grupo

Fracción de Grava % Fracción de Arena % Nombre del Grupo

GW< 15≥15

Grava bien graduadaGrava bien graduada con arena

GP< 15≥15

Grava mal graduadaGrava mal graduada con arena

GM< 15≥15

Grava limosaGrava limosa con arena

GC< 15≥15

Grava arcillosaGrava arcillosa con arena

GC-GM< 15≥15

Grava arcillo limosaGrava arcillo limosa con arena

GW-GM< 15≥15

Grava bien graduada con limoGrava bien graduada con limo y arena

GW-GC< 15≥15

Grava bien graduada con arcillaGrava bien graduada con arcilla y arena

GP-GM< 15≥15

Grava mal graduada con limoGrava mal graduada con limo y arena

GP-GC< 15≥15

Grava mal graduada con arcillaGrava mal graduada con arcilla y arena

Símbolo de Grupo

Fracción de Grava % Fracción de Arena % Nombre del Grupo

SW< 15≥15

Arena bien graduadaArena bien graduada con grava

SP< 15≥15

Arena mal graduadaArena mal graduada con grava

SM< 15≥15

Arena limosaArena limosa con grava

SC< 15≥15

Arena arcillosaArena arcillosa con grava

SM-SC< 15≥15

Arena arcillo limosaArena arcillo limosa con grava

SW-SM< 15≥15

Arena bien graduada con limoArena bien graduada con limo y grava

SW-SC< 15≥15

Arena bien graduada con arcillaArena bien graduada con arcilla y grava

SP-SM< 15≥15

Arena mal graduada con limoArena mal graduada con limo y grava

SP-SC< 15≥15

Arena mal graduada con arcillaArena mal graduada con arcilla y grava

Nota: Fracción de arena = por ciento de suelo que pasa por la malla N°4, pero se retiene sobre la malla N°200; Fracción de grava = por ciento de suelo que pasa la malla de 3 pulg, pero se retiene en la malla N°4.


115


SEPTIMA UNIDAD: Compactación de los suelos

7.1.- GENERALIDADES.-

PROPOSITOS DE LA COMPACTACIÓN DE SUELOS

Si se excavan masas de suelos y se redepositan sin tomar un cuidado especial la

porosidad, permeabilidad y compresibilidad de estas masas de suelos aumenta,

mientras que su capacidad para resistir la erosión interna disminuye grandemente.

Por ello se acostumbra compactar a todo tipo de terraplenes que debían actuar como

presas, diques, bordes de defensa, muelles, pavimentos etc., incluso algunas veces se

hace necesario compactar el terreno natural por ejemplo como en el caso de

cimentaciones sobre arenas con una compacidad suelta .

El grado de compactación que alcanza un suelo dado sometidos a un procedimiento de

compactación también dado, depende en gran parte del contenido de humedad del

suelo. Una compactación máxima se obtiene para un cierto contenido de humedad

conocido como “contenido óptimo de humedad” mientras qe el procedimiento utilizado

para mantener durante la compactación la humedad del terraplén cerca de la óptima, se

conoce como control de humedad.

116


7.2.- DEFINICIÓN.

Es la densificación del suelo por medios mecánicos. El objetivo, mejorar la resistencia y estabilidad volumétrica, afectando la permeabilidad, como consecuencia del proceso de densificación de la masa.

7.3.- METODOS DE LA COMPACTACION DE SUELOS.

Los métodos convenientes de compactación de terraplenes artificiales se dividen en tres

grupos.

Los adecuados para suelos no cohesivos

Los adecuados para suelos arenosos o limosos con cohesión moderada

Los adecuados para arcillas

Los materiales puramente friccionantes del primer grupo se compactan eficientemente

por métodos vibratorios, tales como el uso de plataformas vibratorias y rodillos lisos

vibratorios.

Los suelos de cohesión moderada se compactan mediante rodillos neumáticos y los

suelos altamente plásticos, como la arcilla se compactan con rodillos “pata de cabra”.

Además de los métodos de compactación de terraplenes artificiales se conocen ciertos

procedimientos de la compactación de masas naturales de suelo, tales como la

aplicación de una pre carga encima del terreno, el estallido de pequeñas cargas de

dinamita en el interior de la masa, la hinca de pilotes, la instalación de drenes de arena

(para la consolidación acelerada de la arcilla), etc.

Esfuerzo de compactación:

La energía aplicada durante la compactación con un martillo que se deja caer de

una altura es la siguiente:

Ec = (W * H * N* n)/ V en cm. Kg / cm3, o, lb-pie/p3

Donde:

W : Peso del martillo en kg.

H : Altura de caída del martillo

N : Número de golpes por capa

n : Número de capas

V : Volumen del molde en cm3

ENSAYO DE COMPACTACION Y EL EQUIPO

117

DesignaciónASTM

DesignaciónAASHTO

EnergíaFt – lb / ft3

Diámetro – Volumen del Molde

Peso- altura de caída del

molde

N° de capas y Golpes/capa

Diámetro máx. de partículas

PS D 698 (A)

(B)

(C )

T- 99 (A) 12375 4 in - 0.033 5.5 lb. – 12 in 3 - 25 N° 4

(B) 12375 4 in – 0.033 5.5 lb. – 12in 3 - 25 N° 4

(C) 12375 6in – 0.075 5.5 lb. – 12 in 3 - 56 3/4

PM D – 1557(A)

(B)

(C )

T – 180 (A) 56250 4 in – 0.033 10 lb. -18 in 5 - 25 N° 4

(B) 56250 4in – 0.033 10 lb. – 18 in 5 - 25 N° 4

(C) 56250 6 in – 0.075 10 lb. – 18 in 5 - 56 3/4


7.4.- LA MAXIMA DENSIDAD SECA Y EL CONTENIDO ÓPTIMO DE HUMEDAD.

Cualquier sea el tipo de equipo de compactación disponible y el grado de cohesión del

suelo. La eficacia del procedimiento de compactación depende en gran medida del

contenido de humedad del suelo. La efectividad de la compactación se mide por el peso

de los sólidos por unidad de volumen, es decir, por lo que se conoce con la “densidad

seca”. Existe una relación entre la densidad seca de un suelo compactado y su

contenido de humedad.

Para ciertas condiciones de ensayo, la densidad seca que corresponde a la cima de la

curva se conoce como “Máx. Densidad Seca” ó densidad seca para el 100 % de

compactación, y el correspondiente contenido de humedad optimo (w Opt.). Sí por

118

P M

P E

W Opt. W Opt.

Gw:100%

Gw. 90%

Gw: 95%

w

gd La curva de saturación (Gs%)O de contenido de aire nulo. gd = gw / [(1+wGs)/Gs]Donde:

gd : Densidad seca Gs : Gravedad específico de los solidos gw : Peso específico del agua

Curva de saturación Gw y de compactación para el ProctorModificado: PM y el Proctor Estándar: PE


ejemplo, todas las condiciones se mantienen inalteradas menos el peso del rodillo, o sea

la energía específica de compactación y se utiliza un rodillo más liviano, el valor de la

máxima densidad seca, como lo indica la curva “PE” es menor, y el contenido optimo de

humedad mayor, que pasa un rodillo más pesado curva “PM”

7.4.1.- PRUEBA DE COMPACTACIÓN “PROCTOR” NORMALIZADO. PRUEBA

PROCTOR ESTANDAR (ASTM D-698)

Con el objetivo de reproducir al menos teóricamente, en el laboratorio ciertas

condiciones de compactación de campo es necesario efectuar un determinado

procedimiento de compactación. Que consiste en compactar dentro de un molde,

con cierta energía de compactación

ASTM D - 968 PROCTOR ESTANDARDescripción Método A Método B Método C

Diámetro del molde 4” (101.6mm) 4” (101.6mm) 6” (152.4mm)Volumen del molde 0.0333 p3 (944cm3) 0.0333 p3 (944cm3) 0.0333 p3 (944cm3)

Peso del Pizón 5.5 lb(2.5kg) 5.5 lb(2.5kg) 5.5 lb(2.5kg)Altura de caída del

pizón12plg (304.8mm) 12plg (304.8mm) 12plg (304.8mm)

Número de golpes/capa

25 25 25

Número de capas 3 3 3Energía de

compactación12400 pie lb/p3 12400 pie lb/p3 12400 pie lb/p3

Compactación 600KN*m/m3 600KN*m/m3 600KN*m/m3

Suelo por usarse

Porción que pasa la malla N° 4 se usa sí 20% o menos por peso de material es retenido en la malla N° 4

Porción que pasa la malla 3/8, se usa si el suelo retenido en la malla N° 4 es más del 20% y 20% o menos por peso es retenido en la malla3/8.

Porción que pasa la malla ¾ se usa, si más de 20%, por peso de material es retenido en la malla de 3/8 y menos de 30%, por peso es retenido en la malla de 3/4

7.4.2.- PRUEBA DE COMPACTACIÓN “PROCTOR” MODIFICADO

Debido al rápido desenvolvimiento del equipo de compactación de campo

comercialmente disponible, la energía de compactación ha aumentado y por eso,

con el propósito de reproducir en el laboratorio las condiciones de compactación

de campo, ha sido necesario modificar la prueba de Proctor, de modo que

conservando el número de golpes por capa se eleva el número de esta de 3 a 5,

aumentando al mismo tiempo el peso del pistón (4.5 Kg.) y la altura de caída de

119


(18” = 45.7 cm.), respectivamente la máxima densidad seca obtenida con esta

mayor energía de compactación resultará mayor que la densidad seca (Ds)

obtenida en la prueba Proctor Estándar, y consecuentemente la humedad optima

será menor que aquel caso.

ASTM D – 1557 PROCTOR MODIFICADO

Descripción Método A Método B Método CDiámetro del molde 4” (101.6mm) 4” (101.6mm) 6” (152.4mm)Volumen del molde 0.0333 p3 (944cm3) 0.0333 p3 (944cm3) 0.0333 p3 (944cm3)

Peso del Pizón 10 lb(4.54 kg) 10 lb(4.54 kg) 10 lb(4.54kg)Altura de caída del

pizón12plg (304.8mm) 12plg (304.8mm) 12plg (304.8mm)

Número de golpes/capa

25 25 56

Número de capas 5 5 5Energía de

compactación56000 pie lb/p3 56000 pie lb/p3 56000 pie lb/p3

Compactación 2700KN*m/m3 2700KN*m/m3 2700KN*m/m3

Suelo por usarse

Porción que pasa la malla N°4 se usa sí 20% o menos por peso de material es retenido en la malla N° 4

Porción que pasa la malla 3/8, se usa si el suelo retenido en la malla N° 4 es más del 20% y 20% o menos por peso es retenido en la malla3/8.

Porción que pasa la malla ¾” se usa, si más de 20%, por peso de material es retenido en la malla de 3/8 y menos de 30%, por peso es retenido en la malla de ¾”

7.4.3.- CORRELACIÓN ENTRE LA PRUEBA PROCTOR ESTÁNDAR Y PROCTOR

MODIFICADA EN COMPARACIÓN CON LA COMPACTACIÓN EN OBRA

MEDIANTE RODILLOS

De acuerdo con los diferentes equipos mecánicos pesados para la compactación

de suelos se obtienen ciertas correlaciones en cuanto a la máxima densidad y el

contenido optimo de humedad.

120


7.5.- COMPACTACIÓN DE LOS SUELOS NO COHESIVOS

Por medio de rodillos de 5 a 15 TN. Equipados con vibradores que operan a

frecuencias comprendidas entre 1100 y 1500 pulsos/minuto, se ha obtenido la

compactación efectiva de arena gruesa grava y enrocado de piedra, aplicando

capas de 30 a 40 cm. de espesor, y entre 2 a 4 pasadas de tales rodillos tirados a

una velocidad que no exceda de alrededor de 3 km/hora suele resultar adecuada

para alcanzar un alto grado de compactación. También pueden utilizarse en estos

suelos los rodillos neumáticos, pero se necesita en este caso un número mayor de

pasadas entre 6 y 8, debido a la mayor velocidad del rodillo.

El suelo debe ser depositado en capas de un espesor no mayor de 30 cm,

compactando áreas limitadas pueden usarse compactadores manuales de pistón,

accionados por motor de explosión (espesor de capas de 10 a 20 cm).

121

PERFILADO DE SUBRASANTE

Rodillo compactador vibratorioRodillo compactador vibratorio Rodillo lisoRodillo liso


7.6.- COMPACTACIÓN DE SUELOS ARENOSOS O LIMOSOS CON COHESIÓN

MODERADA

A medida que aumenta la cohesión, disminuye rápidamente la eficacia de las

vibraciones como medio de compactación. También la baja permeabilidad de estos

suelos hace difícil la penetración con agua, no obstante la compactación por capas

utilizando distintos rodillos, neumáticos y patas de cabra.

Los rodillos neumáticos son más convenientes en la compactación de suelos

arenosos ligeramente cohesivos , los rodillos patas de cabra tienen su máxima

eficacia en suelos plásticos para presas de embalse y otros terraplenes, se utiliza

rodillos neumáticos de 50 Tn. Con presiones de inflado de las llantas muy altas

( >9Kg/cm2 ) y capas de espesor compactando que varia entre 15 y 30 cm

122

RIEGO CON CISTERNA

ApisonadoraApisonadora Empujadoras o ‘Bulldozer’Empujadoras o ‘Bulldozer’


( utilizando rodillos de 100 TN. El espesor puede variar entre 30 y 45 cm. ) se

requiere usualmente 4 a 6 pasadas para alcanzar la compactación deseada

A veces en obras grandes es necesario determinar el número de pasadas por

medio de ensayos de compactación en el terreno mismo antes de inicio de los

trabajos . Los rodillos patas de cabra usados en la construcción de presas de tierra

pesan alrededor de 15 TN. Según el tamaño del pie, la presión de contacto varia

entre 20 y 40 Kg./cm2.En terraplenes de caminos se utilizan rodillos algo menores.

El espesor de las capas por compactar no debe exceder de unos 15 cm. El número

requerido de pasadas debe determinarse en el terreno por medio de ensayos

previos. La forma de la pata mas adecuada depende del tipo del suelo. Hay una

tendencia hacia el uso de patas tronco piramidales que evitan el arado del suelo a

su paso. La superficie de apoyo más efectiva es función de la plasticidad y

granulometría del suelo. En suelos menos plásticos la superficie de la pata a usar

es mayor que en suelos muy cohesivos.

Se usan también rodillos patas de cabra vibrantes, en estos casos la acción

principal de la vibraciones es la de aumentar el efecto gravitacional del paso del

rodillo debe tenerse presente, que en suelos de plasticidad moderada, la aspersión

de agua durante el proceso de compactación es poca eficacia. Si el contenido de

humedad del suelo a usar es mayor que el optimo, el agua debe agregarse en el

propio préstamo o por aspersión antes de iniciar las compactaciones para obtener

un mejor efecto de uniformización de la humedad si el contenido de humedad , del

suelo en el terreno es mayor que el óptimo, debe permitirse que se seque en el

lugar de su almacenamiento, la densidad seca y el contenido de humedad del

suelo se controlan en el terraplén continuamente ( método del reemplazo de

arena )

7.7.- COMPACTACIÓN DE ARCILLAS.

Si el contenido natural de humedad de una arcilla en el no está próxima al otro

optimo puede resultar muy difícil llevarlo a dicho valor óptimo, sobre todo si el

contenido natural de humedad es demasiado alto. Por eso a veces es inevitable

utilizar la arcilla con un contenido de humedad diferente del óptimo.

123


Extrayendo la arcilla de los préstamos se obtiene pedazos o terrones. Ahora bien

solo los rodillos patas de cabra están en capacidad de reducir el tamaño de

espacios abiertos existentes entre los terrones.

En la compactación de estos suelos se obtienen mejores resultados cuando el

contenido de humedad es ligeramente superior al límite plástico. Si es mucho

mayor la arcilla tiende a pegarse al rodillo, o bien este a hundirse en el terreno. Si

es mucho menor, los terrones no se deforman y los espacios quedan abiertos. El

espesor de las capas por compactar y el número de las pasadas requerido debe

averiguarse previamente por medio de ensayos.

RODILLO PATA DE CABRA

124


7.8.- COMPACTACIÓN DE MASAS NATURALES DE SUELOS Y DE

TERRAPLENES EXISTENTES – MÉTODO DE COMPACTACIÓN

ESPECIALES.

Los estratos naturales y los terraplenes existentes no pueden compactarse en

capas y por eso un agente compactador debe actuar en el interior de la masa de

suelo.

Una forma efectiva para compactar arena no cohesiva es por vibraciones a mucha

profundidad. El método consiste en hincar pilotes, cuando se hincan pilotes en

arena suelta, la superficie del terreno situado entre pilotes se asienta, a pesar de

la disminución de volúmenes producido por el desplazamiento de arena por los

pilotes.

Otro método de compactación satisfactoria de gruesos estratos de arena consiste

en hacer estallar pequeñas cargas de dinamita en muchos puntos del interior de su

masa

Los suelos arenosos con alguna cohesión y los terraplenes existentes cohesivos,

también pueden compactarse hincando pilotes. La compactación de estos suelos

sin embargo, es causada por la presión estática, la que reduce el tamaño de los

espacios vacíos.

Los suelos altamente plásticos (compresibles) pueden compactarse por precarga.

La zona a ser tratada se cubre con un terraplén que transmite un peso unitario

suficientemente alto como para consolidar el suelo en una magnitud que aumenta

resistencia y reduzca su compresibilidad a los límites requeridos dentro del tiempo

disponible para la operación precarga.

También es posible acelerar el proceso de consolidación (disminución de la

compresibilidad) por medio de la instalación de drenes de arena, cuando existan

capas naturales de drenaje, sí se facilita la expulsión del agua de las capas

plásticas. El método consiste en la hinca de caños de acero (30 cm) llenándolos

125


con una mezcla de grava y arena luego retirando el tubo de acero, la consolidación

del suelo circundante se acelera extrayendo por bombeo agua de los drenes.

7.9.- GRADO DE COMPACTACIÓN

En una obra nunca se logra precisamente la máxima densidad seca indicada por

las pruebas de compactación del laboratorio (pruebas PROCTOR) por eso se

define como grado de compactación de un suelo compactado la relación , en

porcentaje, entre la densidad seca obtenida en obra y máxima densidad seca

averiguada en el laboratorio por tal obra

El control de la obra se lleva generalmente investigando el grado de compactación

de los materiales ya compactados y estableciendo un mínimo aceptable, que varía

según la importancia y función de la obra. En obras importantes se recomienda

siempre recurrir a secciones experimentales (por ejemplo terraplenes de prueba )

que permitan determinar el espesor de las capas y el número de pasadas de un

cierto equipo para obtener el grado de compactación deseado.

El grado de compactación de suelos se expresa:

Gc(%)=Ds.(lograda)

Máx. Ds.

La máxima densidad seca (máx. Ds) puede representar el valor obtenido por la

prueba proctor estándar ó proctor modificado. La aplicación del valor para máx. Ds

depende de las distintas condiciones de la obra. Según normas elementales, hay

ciertas demandas en cuanto a la compactación de terraplenes en caminos

Hasta una profundidad de 2 m. Por debajo de la capa de desgaste.

Gc ³ 100% proctor estándar para suelos friccionantes

Gc ³ 97% proctor estándar para suelos cohesivos

En profundidades mayores que 2 m. Por debajo de la capa de desgaste

Gc ³ 100% proctor estándar, suelos friccionantes terraplenes hasta 2

metros de altura.

Gc ³ 97% proctor estándar; suelos cohesivos terraplenes hasta 2m de

altura

126


Gc ³ 92% proctor estándar suelos cohesivos, terraplenes más altos que

2 metros de altura.

El grado de compactación, presas de tierra, campos de aterrizaje etc. Debe

corresponder a las demandas específicas de la obra.

7.10.-PENETRÓMETRO PROCTOR.

Herramienta que se hinca a mano. Se trata de una aguja o varilla con un

dispositivo para medir la fuerza requerida (en libras), para que la penetre (variable

en tamaño y forma) profundice en el suelo 3’’por lo general. La operación se hace

en laboratorio y en campo, simultáneamente, para comparación de γd, o de la

humedad si se quiere. (No debe existir grava en el suelo)

ENSAYOS DE LABORATORIO

a. Prueba Proctor Modificado:

Equipo:

1. Molde de compactación de 2124 cm3, 15.24cm de diámetro interior, 11.64

cm de altura, con base y collar.

2. Pisón o Martillo, con altura libre de caída de 18”, 4.54 kg

3. Extractor de muestras

4. Latas para determinar el contenido de humedad

5. Horno de secado.

6. Tamices de ¾”, 3/8”, la Nº 4 (4.75mm)

7. Bandeja, espátula, Balanza, cucharas, mezclador, etc.

Procedimiento horno eléctrico:

1. Cada grupo debe tomar aproximadamente 20 kg, para los métodos “A” y

“B”, 35 kg para el método “C”, de suelo y secado al aire.

2. Luego del secado al aire pulverizarlo suficientemente para determinar el

porcentaje de material retenido en la malla Nº 4 (4.75mm), 3/8”, ¾”, para

escoger el método A, B o C, a ser utilizado.

3. Prepare cuatro especimenes con contenidos de agua, cercanos al óptimo,

seleccionar los contenidos de agua de tal forma que dos puntos queden en

127


el lado seco y dos en el lado húmedo, los cuales deben variar alrededor del

2%.

4. Medir el molde de compactación para determinar el volumen

5. Pesar el molde de compactación sin incluir el collar

6. Ensamble y asegure el molde y el collar.

7. 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 dentro del molde y extenderlo en una

capa de espesor uniforme, compactar cada capa con 56 golpes por capa.

8. Al operar el pisón, se debe tener cuidado de evitar la elevación de la guía

mientras el pisón sube. Mantener la guía firmemente y dentro de los 5º de

la vertical. Aplicar los golpes en una relación uniforme de aproximadamente

25 golpes/minuto, de tal manera que proporcione una cobertura completa y

uniforme de la superficie del espécimen.

9. Después de compactar la última capa remover el collar. El cuchillo 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.

10. Cuidadosamente enrasar el espécimen compactado, por medio de una

regla recta la parte superior, formando una superficie plana.

11. Determine y registre el peso del molde mas el suelo compactado

12. Remueva el material del molde y determine el contenido de humedad del

suelo compactado.

Cálculos:

128

mecanica de suelos suelo doc ok

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