República Bolivariana de VenezuelaMinisterio del Poder Popular para la Educación UniversitariaUniversidad José Antonio Páez Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería CivilMecánica de los Suelos

Informe de los Ensayos de MDS Realizados a una Muestra de Suelo Procedente del Municipio Naguanagua Edo. Carabobo en el

Semestre Perteneciente al Período Lectivo 2014-II en la Universidad José Antonio Páez

Profesora: Alumno:Ing. Marisabel Gil de León Victor Rojas C.I 23435521 Willians Risso C.I 20261092Seccion: 207L1 y 207L2

Febrero, 2015

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Índice

Pág.

Introducción…………………………………………………………………………..3

Ensayo #1: Determinación del Análisis Granulométrico de los suelos…………4

Ensayo #2: Identificación Visual de los Suelos……………………………………9

Ensayo #3: Determinación de la Gravedad Específica de los Suelos…….……11

Ensayo #4: Determinación de los límites de consistencia de los suelos……....13

Ensayo #5: Determinación de la Densidad del Suelo en el Campo………….....15

Ensayo #6: Compactación de Suelos “Método Proctor Estándar”………………18

Conclusiones, Análisis de Resultados y Recomendaciones. ……………...……21

Anexos………………………………………………………………………..…………22

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Introducción

El presente informe es presentado a la Ing. Marisabel Gil de León, profesora de la cátedra de Mecánica de Suelos como método de evaluación en dicha materia perteneciente al séptimo semestre del pensum de estudios de la carrera de ingeniería civil de la facultad de ingeniería ofertada en la Universidad José Antonio Paez.

Se pretenden evaluar los aspectos más fundamentales aplicables al campo de la ingeniería civil en el ámbito del conocimiento general de las propiedades físicas del suelo como lo son su clasificación y comportamiento mecánico.

Para ello, se tomará una muestra de suelo, de aproximadamente un galón de suelo no tratado, en una manzana urbanizada en el sector Mañongo, de la Urbanización Palmareal en el Municipio Naguanagua del Estado Carabobo.

Dicha muestra, se tomará a al menos cien centímetros por debajo de la superficie, para garantizar que la muestra de suelo no esté contaminada por algún agente, que puedan ofrecer discrepancia y se reduzca el error al momento de interpretar los resultados obtenidos en los ensayos que se mostrarán a continuación. Estos agentes pueden ser naturales, como factores climatológicos (humedad producto de las lluvias), agentes orgánicos (como insectos, o cualquier otra forma de vida no vegetal) y por supuesto, capa vegetal que podría verse influenciada por la mano del hombre en algún momento, (posiblemente no).

En el laboratorio dispuesto en la Universidad José Antonio Páez, se procederá a realizar seis ensayos a dicha muestra de suelo, con la finalidad de obtener resultados que gracias al conocimiento impartido en la teoría de la cátedra, sean claramente interpretados para dar una respuesta concisa y técnica en un simulacro de obra, considerando que estos ensayos son de aplicabilidad rutinaria en la vida del ingeniero civil.

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Ensayo #1: Determinación del Análisis Granulométrico de los suelos (Método del Tamizado) y Clasificación del Suelo por SUCS.

Objetivos:

- Determinar experimentalmente la distribución cuantitativa del tamaño de las partículas de un suelo.

- Analizar su graduación en base a los coeficientes de uniformidad y curvatura.

Bases Teóricas:

El análisis granulométrico al cuál se somete un suelo es de mucha ayuda para la construcción de proyectos, tanto estructuras como carreteras porque con este se puede conocer la permeabilidad y la cohesión del suelo. También el suelo analizado puede ser usado en mezclas de asfalto o concreto.

Los Análisis Granulométricos se realizaran mediante ensayos en el laboratorio con tamices de diferentes enumeraciones, dependiendo de la separación de los cuadros de la maya.

El tamaño de los granos de un suelo se refiere a los diámetros de las partículas que lo forman, cuando es indivisible bajo la acción de una fuerza moderada. Las partículas mayores son las que se pueden mover con las manos, mientras que las más finas por ser tan pequeñas no pueden ser observadas con un microscopio. De igual forma constituye uno de los fundamentos teóricos en los que se basan los diferentes sistemas de clasificación de los suelos, como H.R.B. y el S.U.C.S.

Equipo Utilizado:

- Juego de tamices 1", 1/2", N⁰4, N⁰10, N⁰50, N⁰100, N⁰200, tapa y fondo. - Dos Balanzas con capacidades superiores a 20 kg y 2000 gr. De 1 gr y 0,1

gr de sensibilidad respectivamente.- Un Vibrador Mecánico.- Horno con temperatura constante de 100-110 ⁰C.- Cuarteador.- Herramientas y Accesorios: bandeja metálica, tara, martillo de goma,

recipientes plásticos y escobillas.

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Procedimiento:

Se retiró una muestra considerable del suelo y se procedió a homogeneizar la muestra desmenuzándola con un martillo de goma cuidadosamente.

Una vez homogeneizado, y Como el material estaba seco previamente, se colocó una muestra considerable del suelo en los tamiz organizados previamente (1”, 1/2” y N°4), para ser colocados en el tamizador.

Luego de colocado los tamices en el tamizador se vibraron por 5 minutos, y se retiraron los tamices del vibrador, obteniendo material del suelo pasante y retenido en cada tamiz.

El material retenido en cada tamiz fue puesto en un envase, pesado y registrado cada valor obtenido por tamiz para el análisis granulométrico.

El material pasante por el tamiz N°4 se tomó una muestra representativa de 200 grs, la cual fue colocada en los tamices organizados previamente (N°10, N°50, N°100, N°200), para ser colocados en el tamizador.

Luego de colocado los tamices en el tamizador se vibraron por 5 minutos, y se retiraron los tamices del vibrador, obteniendo material del suelo pasante y retenido en cada tamiz.

El material retenido en cada tamiz fue puesto en un envase, pesado obteniendo el peso de las fracciones parciales retenidas de cada tamiz de la muestra respectiva.

Con todos estos datos obtenidos se procedió a llenar un cuadro granulométrico, para realizar los cálculos necesarios donde se obtuvo el peso retenido real de acuerdo a la fracción pasante del tamiz N°4, el porcentaje retenido parcial por tamiz, el porcentaje retenido acumulado por tamiz y el porcentaje pasante por el tamiz.

Una vez realizados los cálculos se extraen de la tabla los valores obtenidos en el porcentaje pasante por cada tamiz y se realiza la gráfica de la curva granulométrica, de donde se obtienen los valores de D10, D60 y D30, para obtener los valores de los coeficientes de curvatura y uniformidad.

Luego de todos los cálculos se procedió a realizar la clasificación del suelo mediante los sistemas SUCS.

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Cálculos:

1. Peso real retenido parcial. (Prr)

Fracción pasante N°4= 200 grs Peso Pasante N°4= 1427,8grs

Este peso se obtuvo de multiplicar el peso retenido parcial por un factor F1 que se calculó mediante la utilización de una regla de tres.

Peso Pasante N°4 (grs) Fracción pasante N°4 (grs)

Factor (F1) Peso parcial retenido tamiz (grs)

Ejemplo Tamiz N°10: Peso parcial retenido N°8= 70.3grs

1427,8 200

F1 70.3 obteniendo el siguiente valor de F1=501,87

N°10 Prr = 34.80 * 3.64 = 120.41grs

Este procedimiento realizado con el tamiz N°10 se realizó con el resto de los tamices ( N°50, N°100, N°200 y pasante N°200) y así se obtuvo el peso real retenido parcial de todos estos tamices.

2. Porcentaje retenido parcial. (%rp)

Este porcentaje se obtuvo de mediante la utilización de una regla de tres.

Peso total de la muestra (grs) 100%

Peso real retenido parcial (grs) %rp

Ejemplo tamiz 1/2”:

Peso de la muestra = 2000 grs Peso real retenido parcial =27 grs

2000 100%

27 %rp obteniendo el siguiente valor de %rp= 1,35

Este procedimiento realizado con el tamiz 1/2” se realizó con el resto de los tamices (N°4, N°10, N°50, N°100, N°200 y pasante N°200) y así se obtuvo el porcentaje retenido parcial de todos estos tamices.

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Prr = Peso parcial retenido * F1

3. Porcentaje Retenido Acumulado (%ra):

Este porcentaje se calculó utilizando la siguiente formula, la cual se la aplico cada uno de los tamices (½”, N°4, N°10, N°50, N°100, N°200 y pasante N°200) obteniendo de esta manera el porcentaje retenido acumulado de cada tamiz antes mencionado.

Ejemplo Tamiz 1/2”:

%rp 1” = 1,35% %ra anterior = 0%

%ra 1” = 0 + 1,35= 1,35%

4. Porcentaje Pasante por el tamiz (%P):

Este porcentaje se calculó utilizando las siguientes formulas, las cuales fueron aplicadas la siguiente manera la de %P1 al primer tamiz utilizado (1”) y la de %P2 cada uno del resto de los tamices (½”, N°4, N°10, N°50, N°100, N°200 y pasante N°200) obteniendo de esta manera el porcentaje pasante por cada tamiz antes mencionado.

Ejemplo Tamiz 1” y 1/2”:

%retenido parcial 1” = 0% %retenido parcial 1/2” = 1,35%

%P1 1” = 100% - 0% = 100%

%P2 1/2” = 100% - 1,35% = 98,65%

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%ra = %ra anterior + % retenido parcial

%P1 = 100% - % retenido parcial %P2 = %P anterior - % retenido parcial

Tabla de Registro

Procedencia: Naguanagua, Edo Carabobo

Característica: Suelto, Estado Seco, se extrajo a los 1mts

Color : Marrón Claro Clasificación: Arena Mal gradada

Fecha: 27-10-14

Peso total de la muestra = 2000grs Peso Pasante del tamiz N°4 = 1427,8grs

Tamiz (ASTM)

Peso Retenido Parcial en

(grs)% Retenido

Parcial% Retenido Acumulado

% Pasante por el tamiz

1" 0 0 0 1001/2" 27 1,35 1,35 98,65N°4 545,2 27,26 28,61 71,39N⁰10 501,87 25,09 53,7 46,3N⁰50 653,21 32,66 86,36 13,64

N⁰100 118,50 5,925 92,285 7,715N⁰200 87,81 4,39 96,675 3,325

Pasante N⁰200 66,39 3,3195 99,99 0,00

5. Para realizar el cálculo del coeficiente de curvatura (Cc) y el coeficiente de uniformidad (Cu) se obtuvieron los valores de D10, D30 y D60 de la curva granulométrica realizada y se aplicaron las siguientes formulas.

Con los valores de D60 = 3,7, D30 = 0,6 y D10 = 0,2 obtuvimos como valores de Cc= 0,48 y Cu= 18,5 respectivamente luego de haber aplicado las formulas mencionadas anteriormente.

En conclusión para que el suelo sea bien gradado se deben cumplir las siguientes condiciones cu>6 y 1<cc<3. Por tanto como una de ellas no se cumple el suelo sería una arena mal gradada.

Observaciones:

Una vez realizado el tamizado se determinó que el peso pasante del tamiz N⁰4 fue de 1427,8 gr y así como también, se determinaron los porcentajes retenido parcial, retenido acumulado y el porcentaje que pasaba por cada tamiz. Cabe destacar que la finalidad de este ensayo es obtener la distribución por

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Cu = D60 / D10 Cc = (D30) ˆ 2 / (D60 *D10)

tamaño de las partículas presentes en una muestra de suelo, de manera que sea posible su clasificación mediante sistemas como ASTHO o SUCS. Este estudio, tiene una gran importancia ya que gran parte de los criterios de aceptación de suelos para ser utilizados en bases o sub-bases de carreteras, drenajes, presas, entre otras obras de ingeniería civil, dependen de este análisis.

Conclusión:

Clasificando el suelo por el SUCS, encontramos que menos de la mitad del material es retenido en el tamiz N⁰200 (3,325%), lo nos indica que el suelo es

grueso. Luego se chequeo el tamiz N⁰4 encontrándose que más de la mitad del material pasa por este tamiz (71,39%), lo que nos indicaría que estamos en presencia de una arena. Por último se chequeo el tamiz N⁰200 nuevamente encontrándose que menos del 5% pasa por este tamiz, lo que nos indica que el suelo es mal gradado. Por tanto la clasificación final seria, Arena Mal Gradada o SP.

(Resultados: Anexo 1, 1.1, 1.2)

Ensayo #2: Identificación Visual de los Suelos

Objetivos:

- Adquirir los conocimientos teórico - prácticos en la identificación de los suelos.

- Efectuar los pasos para identificar los suelos visualmente.- Desarrollar habilidades para realizar un reporte con el análisis e

interpretación de los resultados y conclusiones.

Bases Teóricas:

La identificación de un suelo consiste en reconocer el tipo de suelo en un sistema de clasificación conocido, en este caso mediante una inspección visual, táctil y olfativa, acompañado de algunos ensayos manuales evaluados en forma cualitativa.

Para clasificar el suelo sin equipo de laboratorio, el sistema de clasificación unificado dispone de un sistema de clasificación normalizado en base a métodos visuales y manuales denominado: Procedimiento Visual y Manual ASTM D-2488, donde el suelo es descrito con claridad empleando la terminología apropiada. La información obtenida por este procedimiento proporciona una apreciación inicial acerca de algunas características del suelo, que puede ser útil como información

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preliminar y como parámetro de comparación entre resultados obtenidos en campo y en laboratorio. Cuando se requiera una clasificación precisa del suelo para propósitos ingenieriles, deberá utilizarse la clasificación estándar de suelos por el sistema unificado (ASTM, Designación D 2487-93), que incluye ensayos de laboratorio).

Equipo Utilizado:

- Pala- Barra- Barreno- Palin doble- Balanza de 0,1 gr de sensibilidad- Tamices N⁰30, N⁰50, N⁰60. - Tabla de vidrio- Frasco de vidrio- Mortero o Matraz- Horno - Cucharon - Bandeja

Procedimientos:

Se tomó una muestra representativa del suelo a la cual se le realizaron los siguientes ensayos visuales de identificación de acuerdo a la guía de MDS:

- Examen de los suelos granulares (Arena y grava).- Ensayo de sacudida o dilatación.- Resistencia en estado seco o prueba de rotura.- Plasticidad o prueba de tenacidad.- Color, olor y brillo de la muestra.- Sedimentación o dispersión.- Tratamiento de ácido clorhídrico.

Resultados y Observaciones:

- Examen de los suelos granulares (Arena y grava): Se realizó el tamizado de una muestra seleccionada observándose un 20% de material granular y el resto era material fino.

- Ensayo de sacudida o dilatación: El ensayo se realizó siguiendo el procedimiento de preparación de la muestra establecido en la guía de MSD, encontrándose que después de varias sacudidas se observó una

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apariencia brillante en la muestra, la cual tardo un poco en observarse; lo que indica que el suelo puede ser una arena limosa o un limo arenoso.

- Resistencia en estado seco o prueba de rotura: Se procedió a preparar la muestra de suelo húmeda y se le dio forma de esfera a una pequeña porción de esta, la cual se dejó secar de manera natural al sol. Luego se le aplicó una pequeña presión observándose que la esfera se rompía con facilidad lo que indica que el suelo puede ser de una consistencia arenosa- limosa.

- Plasticidad o Prueba de Tenacidad: Se seleccionó una muestra de suelo, la cual se humedeció y se mezcló hasta obtener una consistencia homogénea con la cual se elaboraron pequeñas hebras de 3mm aproximadamente a partir de la cuales se unieron para formar una esfera, sin embargo esta tenía una consistencia quebradiza, lo que nos dice que la tenacidad del suelo seria de media a baja.

- Color olor y brillo de la muestra: En lo que respecta al color el suelo se caracterizó por tener una tonalidad marrón clara. En cuanto al olor de la muestra de suelo no se llegó a distinguir olores a materia orgánica y en cuanto al brillo de la muestra su intensidad era de media a baja de acuerdo a lo observado en la muestra del ensayo de plasticidad.

- Sedimentación o dispersión: Seleccionada la muestra de suelo, la cual se sumergió en un recipiente de vidrio lleno de agua con la finalidad de observar la sedimentación del suelo y tomar el tiempo que este tardo en asentarse, dicho tiempo fue de aproximadamente 4 minutos, lo que indicaría que el tipo de suelo seria arenoso-limoso, según la tabla de referencia de la guía de MDS.

Conclusiones: Analizando los resultados obtenidos en los ensayos anteriores, podemos

llegar a la conclusión que estamos en presencia de un suelo de características limo-arenosas. Por lo cual podríamos decir que el suelo es una arena limosa de mediana plasticidad de color marrón claro sin presencia significante de materia orgánica.

(Resultados: Anexos 2, 2.1, 2.2)

Ensayo #3: Determinación de la Gravedad Específica de los Suelos:

Objetivos: - Conocer el método general de obtención de la gravedad especifica. - Determinar el peso promedio por unidad de volumen de las partículas

sólidas que constituyen un suelo.

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Bases teóricas: La gravedad específica de los suelos es la relación entre la masa de un

cierto volumen de solidos a una temperatura dada y la masa del mismo volumen de agua destilada libre de gas, a la misma temperatura.

Equipos Utilizados:

Para determinar la densidad de partículas sólidas de 5mm. Tamiz N⁰4

- Matraz o picnómetro.- Balanza.- Reductor de presión o bomba de vacío.- Termómetro.- Embudo.- Horno.- Agua destilada.- Solución disolvente de grasas.

Para determinar la gravedad de partículas sólidas sobre 5mm. Tamiz N⁰4

- Balanza.- Canastillo porta muestra.- Recipiente para contener el canastillo.- Termómetro.- Horno.

Procedimientos:Se seleccionó una muestra de 200 gr de suelo seco y se colocó en un

matraz y se le agrego agua destilada hasta llenar aproximadamente unos ¾ de la capacidad del matraz. Posteriormente se agito suavemente el matraz a razón de eliminar el aire atrapado en la muestra y se dejó reposar por unas horas. Luego se agregó agua destilada hasta la marca de calibración y se procedió a determinar la masa de matraz con la muestra más agua, así como también se registró la temperatura al momento de hacer el ensayo.

Para el cálculo de la de densidad de partículas sólidas se utilizó la siguiente expresión:

Gs= (Ms x Ƿw)/[(Ms +Ma)-Mm]

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Dónde:

Ƿw: Densidad del agua a la temperatura del ensayo.Ms: Masa de la muestra seca.Ma: Masa del matraz más agua a una temperatura dada.Mm: Masa del matraz con la muestra más agua.

Resultados y Observaciones: Una vez realizados los procedimientos anteriores se determinó que la

gravedad específica de la muestra de suelo fue 2,67 gr/ml, lo cual nos llevaría a clasificar el suelo como un suelo grueso, según la tabla encartada en la guía de MDS.

(Resultados: Anexo 3)

Ensayo #4: Determinación de los límites de consistencia o de Atterberg de los suelos.

Objetivos: - Conocer el procedimiento de la determinación de los límites líquidos,

plásticos y de contracción de una muestra de suelo.- Determinar experimentalmente los diferentes límites de consistencia de un

suelo. - Determinar mediante fórmulas los diferentes índices de consistencia de un

suelo.

Bases Teóricas:

Los límites de Atterberg o límites de consistencia se basan en el concepto de que los suelos finos, presentes en la naturaleza, pueden encontrarse en diferentes estados, dependiendo del contenido de agua.  Así un suelo se puede encontrar en un estado sólido, semisólido, plástico, semilíquido y líquido. La arcilla, por ejemplo al agregarle agua, pasa gradualmente del estado sólido al estado plástico y finalmente al estado líquido.

El contenido de agua con que se produce el cambio de estado varía de un suelo a otro y en mecánica de suelos interesa fundamentalmente conocer el rango de humedades, para el cual el suelo presenta un comportamiento plástico, es decir, acepta deformaciones sin romperse (plasticidad), es decir, la propiedad que presenta los suelos hasta cierto límite sin romperse.

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            El método usado para medir estos límites de humedad fue ideado por Atterberg a principios de siglo a través de dos ensayos que definen los límites del estado plástico.

            Los límites de Atterberg son propiedades índices de los suelos, con que se definen la plasticidad y se utilizan en la identificación y clasificación de un suelo.

Equipos Utilizados:

Para el Limite Líquido:

- Aparato de Arturo Casagrande, incluyendo la solera plana y el ranurador trapezoidal.

- Espátulas flexibles.- Capsula de porcelana.- Tamiz N⁰40.- Atomizador.- Balanza con sensibilidad de 0,01 gr.- Horno con Temperatura constante de 100 a 110 ⁰C.- Taras con su tapa.

Para el Limite Plástico:

- Vidrio esmerilado o papel no absorbente.- Taras.- Balanza con sensibilidad de 0,01 gr.- Horno con Temperatura constante de 100 a 110 ⁰C.

Procedimiento:

Para el limite liquido tomo una muestra de suelo pasante del tamiz N⁰40, se realizaron los ensayos siguiendo los procedimientos establecidos en la guía de MDS, se calibro el equipo a utilizar, es decir, la copa de Casagrande a manera de que tuviera una altura de caída de 1 cm. Posteriormente se tomaron una muestra de aproximadamente 100 gr del material pasante del tamiz N⁰40, con los cuales se elaboró una mezcla pastosa homogénea en la capsula de porcelana agregándole agua durante el mezclado. Parte de esta mezcla se colocó en la copa de Casagrande con la espátula a manera de obtener una torta alisada de 1 cm de espesor. Luego dicha muestra de suelo fue dividida en la parte media en dos porciones utilizando el ranurador. Se encendió el aparato dándole vuelta a la manilla de este a razón de 2 golpes por segundo.

A raíz de los golpes del aparato de Casagrande las dos porciones de suelo se unieron, de la cual se tomaron unos 10 gr y se le determino su peso húmedo, así

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como también se anotó el número de golpes obtenidos con los cuales se determina el peso seco.

Para el límite plástico se dejó secar en el horno una porción de esta mezcla pastosa a manera de determinar su peso seco

Resultados y Observaciones:

Realizado el procedimiento establecido en la guía se determinó el límite líquido y el límite plástico. Para el limite liquido el peso húmedo más tara fue de 83,2 gr, se determinaron los porcentajes de humedad correspondientes a cada número de golpes y se construyó una curva de fluidez en papel semi-logarítmico el limite liquido define cuando el contenido de agua en la curva de fluidez corresponda a 25 golpes. En cuanto al ensayo plástico se tomó una porción de la muestra de suelo humedecida y su peso fue de 13,1 gr, luego se metió la muestra en el horno por aprox 24 y se pesó para obtener su peso seco.

(Resultados: Anexo 4)

Ensayo #5: Determinación de la densidad del suelo en el campo (control de compactación de campo) “método del cono de arena”

Objetivos:

- Determinar la densidad y peso unitario en una superficie de un suelo compactado por medios mecánicos.

- Determinar la densidad del suelo en el sitio- Familiarizar al estudiante con el método comúnmente utilizado en el campo

para determinar la densidad del suelo.

Bases Teóricas:

El método del cono de arena fue utilizado primeramente por el cuerpo de ingenieros de U.S.A. y acogido por las normas A.S.T.M. y A.A.S.T.H.O.

Un suelo natural o compactado requiere la determinación de la densidad in situ. En la mayoría de los proyectos, esta verificación se logra con el cono de arena o por el densímetro nuclear

Equipos Utilizados:

- Densímetro o Cono Metálico.- Placa base metálica con un círculo hueco.- Recipiente de plástico o metal de 4000 cm3 de capacidad aprox.

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- Dos bolsas conteniendo arena calibrada seca, una con un peso de 2 kg y la otra con pero de 4 kg.

- Cincel de acero liso de 5/8" de diámetro y una altura de 25 cm de longitud aproximadamente.

- Cuchara. - Brocha de 4".- Mazo de 2, 5 libras de peso.- Taras para el contenido de humedad.- Balanza con precisión de 0.1 gramos y capacidad de 2 kg.- Balanza con precisión 1 gramo y capacidad de 25 kg.- Horno. - Pala y Barra.

Procedimientos y observaciones:

Factor de Calibración:

En primera instancia se trabajó con una arena clasificada, la cual se usó como factor de calibración. A dicha arena se le determino su densidad promedio, utilizando tres muestras de pesos diferentes para volúmenes diferentes, como se expresa a continuación:

ϒ1= W1/V1=174,5/100=1,75 gr/cm3

ϒ2=W2/V2=248,8/150=1,66 gr/cm3

ϒ3=W3/V3=344,4/200=1,72 gr/cm3

Dónde:

ϒ: Densidad

W: Peso

V: Volumen

Por tanto ϒprom= (ϒ1+ϒ2+ϒ3)/3=1.73 gr/cm3

Una vez obtenido el peso volumétrico se procedió a obtener el volumen de calibración, para ello se utilizó el cono de arena, se tomó una muestra de 2 kg en un recipiente plástico, al cual se le coloco el cono de arena, se abrió la válvula (del cono) y se dejó caer la arena hasta que dejo de verter, la arena que quedo (sobrante) tenía un peso de 183,7 gr y el peso de la arena usada fue de 1816,3gr. Con este peso y con la densidad obtenida anteriormente se obtuvo el volumen de calibración de la siguiente manera:

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Vc=W/ϒprom= 1816,3/1,71=1062,16 cm3

Donde:

Vc: Volumen de calibración

W: Peso de Arena Usada

ϒ: Densidad Promedio de la Arena

Terminado todos estos cálculos se tiene todo lo necesario del factor de calibración y se procedió a hacer trabajo de campo. Se hizo una excavación en los alrededores del laboratorio y se realizó el ensayo del cono, esta vez para una muestra de 5 kg de arena.

Excavación:

Se realizó una pequeña excavación de un hueco aproximadamente 10 cm de espesor, con la ayuda del cono de arena se empezó a verter arena en el hueco hasta llenarlo y se anotaron los valores de los pesos de arena sobrantes y usados los cuales eran 1199,1 gr y 3800,9 respectivamente.

Con el valor del peso usado de 3800,9 divido entre la densidad de calibracion (1,71) se obtuvo el valor del volumen que denominaremos V2, el cual es igual a 2222,75 cm3.

A dicho V2 se le resto el volumen de calibración y se obtuvo el volumen de excavación: Vexc=V2-V=2222,75-1062,59=1160,59 cm3

La tierra sacada del hueco se pesó y se obtuvo un valor de 2600,5 gr. Con este peso y el volumen de excavación se determinó la densidad:

ϒexc=Wtierra/Vexc=2600,5/1160,59=2,24 gr/cm3.

Con todos estos datos se procedió a llenar la tabla de densidad in situ encartada en la guía de MDS.

(Resultados: Anexo 5)

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Ensayo #6: Compactación de Suelos “Método Proctor Estándar”.

Objetivos:

- Determinar el peso volumétrico seco máximo que pueda alcanzar un material, así como la humedad optima a la cual deberá hacerse la compactación.

Bases Teóricas:

El ensayo de compactación Proctor, es uno de los más importantes procedimientos de estudio y control de calidad de la compactación de un terreno. A través de él es posible determinar la compactación máxima de un terreno en relación con su grado de humedad, condición que optimiza el inicio de la obra con relación al costo y el desarrollo estructural e hidráulico.

Existen dos tipos de ensayo Proctor normalizados; el "Ensayo Proctor Normal", y el "Ensayo Proctor Modificado". La diferencia entre ambos estriba en la distinta energía utilizada, debido al mayor peso del pisón y mayor altura de caída en el Proctor modificado.

Ambos ensayos se deben al ingeniero que les da nombre, Ralph R. Proctor (1933), y determinan la máxima densidad que es posible alcanzar para suelos o áridos, en unas determinadas condiciones de humedad, con la condición de que no tengan excesivo porcentaje de finos, pues la prueba Proctor está limitada a los suelos que pasen totalmente por la malla No 4, o que tengan un retenido máximo del 10 % en esta malla, pero que pase (dicho retenido) totalmente por la malla 3/8”. Cuando el material tenga retenido en la malla 3/8” deberá determinarse la humedad óptima y el peso volumétrico seco máximo con la prueba de Proctor estándar.

El ensayo consiste en compactar una porción de suelo en un cilindro con volumen conocido, haciéndose variar la humedad para obtener el punto de compactación máxima en el cual se obtiene la humedad óptima de compactación. El ensayo puede ser realizado en tres niveles de energía de compactación, conforme las especificaciones de la obra: normal, intermedia y modificada.

Entiéndase por compactación al proceso mecánico por el cual se busca mejorar las características de resistencia, compresibilidad y esfuerzo deformación de los mismos. Este proceso implica una reducción más o menos rápida de vacíos como consecuencia de la cual en el suelo ocurren cambios de volúmenes de importancia, fundamentalmente ligados a la perdida de volumen de aire.

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Equipos Utilizados:

- Molde de compactación. Constituido por un cilindro metálico de 4" de diámetro interior por 4,5 de altura y una extensión de 2,5" de diámetro.

- Un pistón metálico (martillo proctor) de 2,5 kg y 5 cm de diámetro.- Una guía metálica de forma tubular de 35 cm de diámetro aprox.- Una regla metálica con arista cortante de 25 cm de largo.- Una balanza de 29 kg de capacidad y 1 gr de sensibilidad.- Una balanza de 500 gr de capacidad y 0,01 gr de sensibilidad.- Un horno a temperatura constante entre 100 y 110 ⁰C.- Charolas metálicas.- Probetas graduadas de 500 cm3- Extractor de muestras.- Tara para determinar humedad.

Procedimientos:

Se preparó una muestra de suelo seca, a la cual se le fue agregando agua, tal cual que la humedad resulte como menor al 10%. Se homogenizo esta mezcla a razón de distribuir correctamente el agua agregado. Se pesaron los moldes cilíndricos y se registró su peso.

La muestra preparada se coloca en el cilindro en tres capas, cada capa a un tercio de la altura del cilindro, cada capa se iba compactando con la aplicación del pistón, y se le daban 25 golpes por cada capa.

Al terminarse la compactación se quitaron los excesos de tierra del cilindro con una regla metálica, enrazando la muestra al nivel superior del cilindro.

Se limpia exteriormente el cilindro y se pesa con la muestra y se anota en la tabla de datos.

Con ayuda de un extractor de muestra se saca el material del molde y de la parte central del espécimen se toman aprox. 100 gr de muestra, se pesa en la balanza de 0,01 gr y se anota este peso en la tabla de datos.

Se deposita el material en el horno a una temperatura de 100 a 110 ⁰C por un lapso de 24 horas, transcurrido este período se determina el peso seco del material.

El material sacado del cilindro se desmenuza y se le agrega agua hasta obtener un contenido de humedad del 4 al 8% mayor al anterior.

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Se vuelve a repetir varias veces los ensayos de proctor con la finalidad de obtener una curva cuya cúspide corresponderá a la máxima densidad para una humedad óptima.

Observaciones:

El ensayo de proctor como tal solo fue demostrativo por lo que no se tomó ningún dato. Sin embargo se realizaron casi todos los pasos a excepto el registro de los pesos de las muestras y meter el material al horno.

Conclusiones:

La importancia de la compactación de los suelos radica en el aumento de la resistencia y disminución de la capacidad de deformación que se obtiene al someter al suelo a técnicas convenientes que aumentan el peso específico seco, disminuyendo vacíos.

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Conclusiones, Análisis de Resultados y Recomendaciones.

Tras los análisis y ensayos realizados en el laboratorio, se buscó conocer distintas propiedades de la muestra, comenzando por el tipo de muestra que se tomó. Utilizando el SUCS, encontramos que menos de la mitad del material es retenido en el tamiz N⁰200 (3,325%), lo nos indica que el suelo es de consistencia

gruesa. Luego se chequeó el tamiz N⁰4 encontrándose que más de la mitad del material pasa por este tamiz (71,39%), lo que nos indicaría que estamos en presencia de una muestra arenosa. Por último se chequeo el tamiz N⁰200 nuevamente encontrándose que menos del 5% pasa por este tamiz, lo que nos indica que el suelo está mal gradado. Por tanto la clasificación final para este primer ensayo sería, Arena Mal Gradada (SP).

En el segundo ensayo, se realizó un reconocimiento visual del suelo en los que se concluye que se está en presencia de un suelo de características limo-arenosas. Por lo cual podríamos decir que el suelo es una arena limosa de mediana plasticidad de color marrón claro sin presencia significante de materia orgánica debido a que casi no tenía el olor característico.

Una vez realizados los procedimientos anteriores se determinó que la gravedad específica de la muestra de suelo fue 2,67 gr/ml, lo cual nos llevaría a clasificar el suelo como un suelo grueso, según la tabla encartada en la guía de MDS provista por la instructora y tutora de la cátedra, la ing. Marisabel Gil de León.

Finalmente, para esta muestra podemos considerar que es un suelo con aspectos desfavorables para la utilización de alta gama en la ingeniería civil, puesto que es un suelo muy poco cohesivo y de gran nivel friccionante. Para poder utilizarse a gran escala, por ejemplo, para edificar sobre él se necesitaría de un trabajo de cimentación especial que aumente sus capacidades resistentes al corte y la compresión. Que reduzca evidentemente sus espacios intersticiales y garantice solidez.

De no hacerse un trabajo de reforzamiento, el suelo es aceptable para obras de menor envergadura, como agricultura (ya que siendo un limo es bastante fértil), plantación, jardinería, etc. Así como también para el uso de rellenos que no estén sometidos a grandes cargas.

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Anexos

Anexo 1: Análisis Granulométrico

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Anexo 1.1: Curva Granulometrica Anexo 1.2: SUCS

Anexo 1.3: Calculos Cu y Cc

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Anexos 2, 2.1, 2.2: Clasificación Visual de los Suelos

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Anexo 3: Gravedad Especifica

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Anexo 4: Limites de Consistencia

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Anexo 5: Método del Cono de Arena

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