Informe Final de Mecanica de Suelos i

UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO

MECANICA DE SUELOS I INFORME DE ESTUDIO DE SUELOS PAP INGENIERIA CIVIL

2012

VICTOR

JOAQUIN MAMANI HERBOZO

MECANICA DE SUELOS I

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I.INTRODUCCION. II.OBJETIVOS. III.MARCO TEÓRICO IV.DATOS GENERALES DEL ESTUDIO. V.ENSAYOS. 4.1. EXPLORACION Y PERFIL ESTRATIGRAFICO. 4.2 DETERMINACION DE LOS LIMITES DE ATTERBERG. 4.3 GRANULOMETRIA DEL SUELO. VI.PLANO.

El presente estudio de mecánica de suelos fue realizado usando métodos empíricos y mediante estudios de laboratorio, con el propósito de poder saber con precisión las propiedades mecánicas y físicas del suelo. Los ensayos de mecánica de suelos tienen como propósito identificar (o clasificar) el material, determinándole ciertas propiedades físicas y estableciendo criterios de control sobre el material. Como es imposible ensayar la masa de suelos completa y como el suelo es un material variable, es necesario hacer varios ensayos sobre cantidades pequeñas de suelo que permitan extrapolar los resultados a la masa completa. Para que los ensayos sean válidos para la masa de suelos, deben ser ejecutados sobre muestras que se consideran representativas de la misma VICTOR JOAQUIN MAMANI HERBOZO

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 y que cumplen las normas de muestreo establecidas.



Familiarizar al estudiante con el estudio del suelo donde se pretende cimentar la obra, para lo cual se realiza trabajos de exploración in situ, analizando las muestras de suelos, obteniendo resultados y conclusiones de los ensayos de campo y laboratorio; con el fin de establecer un mejor criterio del comportamiento mecánico del suelo.



Brindar una fuente de información referencial de las características físicas del suelo como terreno, para la posterior construcción.

CALICATAS Las calicatas o catas son una de las técnicas de prospección empleadas para facilitar el reconocimiento geotécnico, estudios edafológicos o pedológicos de un terreno. Son excavaciones de profundidad pequeña a media, realizadas normalmente con pala retroexcavadora. Las calicatas permiten la inspección directa del suelo que se desea estudiar y, por lo tanto, es el método de exploración que normalmente entrega la información más confiable y completa. En suelos con grava, la calicata es el único medio de exploración que puede entregar información confiable, y es un medio muy efectivo para exploración y muestreo de suelos de fundación y materiales de construcción a un costo relativamente bajo. Es necesario registrar la ubicación y elevación de cada pozo, los que son numerados según la ubicación. Si un pozo programado no se ejecuta, es preferible mantener el número del pozo en el registro como "no realizado" en vez de volver a usar el número en otro lugar, para eliminar confusiones. La profundidad está determinada por las exigencias de la investigación pero es dada, generalmente, por el nivel freático.

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La sección mínima recomendada es de 0,80 m por 1,00 m, a fin de permitir una adecuada inspección de las paredes. El material excavado deberá depositarse en la superficie en forma ordenada separado de acuerdo a la profundidad y horizonte correspondiente. Debe desecharse todo el material contaminado con suelos de estratos diferentes. Se dejarán plataformas o escalones de 0,30 a 0,40 metros al cambio de estrato, reduciéndose la excavación. Esto permite una superficie para efectuar la determinación de la densidad del terreno. Se deberá dejar al menos una de las paredes lo menos remoldeada y contaminada posible, de modo que representen fielmente el perfil estratigráfico del pozo. En cada calicata se deberá realizar una descripción visual o registro de estratigrafía comprometida. Las calicatas permiten:   

Una inspección visual del terreno "in situ".  Toma de muestras. Realización de algún ensayo de campo.

La profundidad de este tipo de reconocimiento no suele pasar de los 5 metros, aunque en casos extremos puede alcanzar los 10 metros de profundidad. La dimensión mínima en planta, indicada por la norma N.T.E., es de 75 milímetros. En determinados tipos de terreno, cuando haya personal en su interior realizando la maniobra de toma de muestras, la calicata deberá ser entibada.

¿Para qué se hace una calicata? Las calicatas permiten la inspección directa del suelo que se desea estudiar y, por lo tanto, es el método de exploración que normalmente entrega la información más confiable y completa. En suelos con grava, la calicata es el único medio de exploración que puede entregar información confiable, y es un medio muy efectivo para exploración y muestreo de suelos de fundación y materiales de construcción a un costo relativamente bajo. Es necesario registrar la ubicación y elevación de cada pozo, los que son numerados según la ubicación. Si un pozo programado no se ejecuta, es preferible mantener el número del pozo en el registro como "no realizado" en vez de volver a usar el número en otro lugar, para eliminar confusiones. La profundidad está determinada por las exigencias de la investigación pero es dada, generalmente, por el nivel freático. La sección mínima recomendada es de 0,80 m por 1,00 m, a fin de permitir una adecuada inspección de las paredes. El material excavado deberá depositarse en la superficie en forma ordenada separado de acuerdo a la profundidad y horizonte correspondiente. Debe desecharse todo el material contaminado con suelos de estratos diferentes. Se dejarán VICTOR JOAQUIN MAMANI HERBOZO

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plataformas o escalones de 0,30 a 0,40 metros al cambio de estrato, reduciéndose la excavación. Esto permite una superficie para efectuar la determinación de la densidad del terreno. Se deberá dejar al menos una de las paredes lo menos remoldeada y contaminada posible, de modo que representen fielmente el perfil estratigráfico del pozo. En cada calicata se deberá realizar una descripción visual o registro de estratigrafía comprometida. A cada calicata se le deberá realizar un registro adecuado que pasará a formar parte del informe respectivo. La descripción visual de los diferentes estratos se presentará en el formato de la figura 5.1 y deberá contener, como mínimo, toda la información que allí se solicita.

3.1. UBICACIÓN Región

:

San Jerónimo

Provincia

:

Cusco

Ciudad

:

Cusco

Urbanización

:

Larapa grande

Referencia

:

Altura del paradero final de “Rápidos”

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4.1.1. Objetivos Obtener un perfil estratigráfico indicando la profundidad y las características del suelo por estratos, usando una inspección organoléptica del terreno de fundación. Obtener muestras de suelo a diferentes profundidades para ensayos de humedad.

4.1.2. Normas aplicables 

Perfil Estratigráfico : ASTM D 2488 (NTP 339.150)



Muestreo : ASTM D 4220 (NTP 339.151)

4.1.3. Materiales 

Wincha



Pico



Pala



Bolsas plásticas

4.1.2. Procedimiento a) Previamente seleccionado el lugar de exploración (también se puede determinar la cantidad de calicatas a excavar según la norma E050 del RNE). Con el uso de una wincha se midió y con una pala y pico se procedió a la excavación de una calicata de 1.5m de largo x 1.2m de ancho x 1.6 m  de profundidad. Se optó por el método de exploración de pozo a cielo abierto (calicata), ya que es un método sencillo que no requiere de equipo especial de exploración y que VICTOR JOAQUIN MAMANI HERBOZO

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además brinda un amplio y representativo perfil del suelo. Para el estudio se cavó una sola calicata, debido a REGISTRO DE EXCAVACION que el estudio es demostrativo para los ensayos del curso de mecánica de suelos I.

b) Luego de excavada la calicata se procedió a hacer el registro de excavación, indicando las características resueltas por inspección organoléptica del suelo encontrado. Se producían cambios visuales en el estrato del suelo (se considera estrato a partir de 50cm)

c) Se utilizó una herramienta para escarbar y poder conseguir la muestra de suelo en un área más profunda, para lo cual se introdujo alrededor de 1.80m, a esa profundidad se sacó la muestra para el estudio.

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d). Se utilizo otra herramienta calibrada y estandarizada para poder determinar la Estudio de calicata 1  –Mecánica de Suelos I Proyecto: ………………………………………………………………Sector/Tramo: ……………………………………………………………………………………….. Pozo N°: ………………………………………Ubicación(km) ………………………………………………………………m. A la izq. Del Eje Cota boca : ……………………………………………………m. Fecha de inspección ………………………………………….Inspector………………………..

    )    m     (     d    a     d    i     d    n    u     f    o    r    P

   o    c    i     f    a    r    G     l    i     f    r    e    P

   a    n    d    a     ó    i    m    c    i    a    t    s    c    i    E     f    i  .    s    a    S     l    C   C    U    S

------

0.80

1.65

2.30

DESCRIPCÓN DEL SUELO

Carpeta vegetal.

Limo arenoso

Limo arenoso con gravas aisladas, color pardo, graduación media, plasticidad baja a nula, humedad media, consistencia firme, estructura homogénea, tamaño máximo 2”.

Grava arenosa

Grava arenosa, color marrón oscuro , graduación gruesa, plasticidad regular, humedad media, compacidad muy alta, estructura estratificada, origen fluvial, materia orgánica nada, partículas de grava de cantos sub redondeados y arenas de cantos angulares. Se observan bolones y bloques de tamaño máximo 30”.

no se observó nivel freático ni napas colgadas de agua al momento de la exploración (15-12-2012) Nota:

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4.1.4. Conclusiones. 

 



El perfil estratigráfico muestra un estrato desde 0 a 0.50m de materia orgánica no apta para la construcción. A la profundidad excavada, el suelo no presenta Capa freática. Entre 0.5 y 1.00 m presenta un suelo presuntamente compuesto por arena arcillosa y limo de color característico marrón claro a mostaza. Entre1.00 a los 3.40m aprox. El suelo es uniforme no presenta alguna variación ni presencia de agua, compuesto esencialmente de arcilla y limo, con un color de marrón mas oscuro.

4.1.4. Recomendaciones. 



Para el reconocimiento estratigráfico del suelo se recomienda que antes de realizarlo se debe contar con toda la información necesaria de las características de los suelos. Para la cimentación se recomienda no hacerla sobre la materia orgánica debido a su baja calidad como suelo de fundación.

4.2. DETERMINACION DE LOS LIMITES DE ATTERBERG. 4.4.1. Objetivos o o o

Determinar el limite liquido del suelo Determinar el limite plástico del suelo Determinar el índice plástico del suelo

4.4.2. Normas aplicables 

ASTM D 4318 (NTP 339.129)

4.4.3. Materiales     

  

Aparato de límite líquido (copa Casagrande). Acanalador (Casagrande). Plato evaporador de porcelana. Placa de vidrio para hacer el ensayo de límite plástico Varilla de soldadura de 3 mm. Para visualizar por comparación el diámetro del cilindro para límite plástico. Balanza de sensibilidad de 0.01g. Estufa (100+-5°C), con circulación de aire. Accesorios (espátula, gotero, franela, envases)

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4.4.4. Procedimiento. a) Límite liquido.a.1. Se tamizo 5000 gr de suelo (seco al aire), por la malla N°40 al cual se le realizo el cuarteo para tomar una muestra representativa de 500 gr. Luego se dejo saturar durante 24 horas con la finalidad de que el agua ocupe todos los espacios vacios del suelo. Una vez saturado el suelo se procede con el siguiente paso. a.2. Se calibro la copa de Casagrande verificando que la altura de la máquina del límite líquido sea exactamente de 1 cm. Para esta operación se utilizó la cabeza del acanalador del ranurador patrón en forma de lámina de 1 cm de altura. a.3. Se colocó 250 gr. de suelo saturado en el recipiente de porcelana, añadimos una pequeña cantidad de agua, y mezclamos cuidadosamente el suelo hasta obtener una muestra pastosa y de color uniforme puesto que estas características son indicadores de que la muestra está en un estado adecuado para el ensayo. a.4. Colocar con la espátula una muestra de la pasta en la copa Casagrande de manera que tengamos una superficie de 10mm de espesor. a.5. Después se realizo la ranura y se giro la manivela registrando el número de golpes necesarios para cerrar el canal en una longitud aproximada de 10mm. a.6.Se tomo una muestra para medir el contenido de humedad del suelo colapsado en la ranura asegurándose que corresponda a la zona donde se cerró la ranura y la pasta restante se regreso al plato de evaporación para la siguiente repetición. a.7.Se repitió la secuencia para tres pruebas adicionales con número de golpes comprendido entre 25 y 30, entre 20 y 25 y entre 15 y 20 respectivamente. b) Límite Plástico b.1.De la pasta preparada para el ensayo anterior se tomo porciones pequeñas formando esferas (aprox. 6) que se colocaron sobre la placa de vidrio para iniciar la prueba del límite plástico una vez concluido el ensayo del límite líquido. b.2. Se tomaron dos esferas y se rolaron sobre la placa de vidrio aplicándole presión suficiente para moldearlo en forma de una varilla cilíndrica, cuando el diámetro del cilindro de suelo llego a 3 mm y aun no se produjo rotura en pequeños pedazos se moldea nuevamente de la misma manera hasta que se produzca la rotura. Si el cilindro se desmorona a un diámetro superior a 3 mm., esta condición es satisfactoria para definir el límite plástico.

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b.3.A la muestra que ha sufrido rotura se le determina el contenido de humedad (según ASTM D 2216-71). El valor obtenido se promediara con el obtenido en otras repeticiones.

4.4.6. Conclusiones 

De los resultados se puede concluir que el suelo estudiado presenta arcilla de baja plasticidad.

4.4.7. Recomendaciones 

Se recomienda que ambos ensayos sean ejecutados por la misma persona entrenada ya que gran parte da la verificación y observación en el procedimiento es subjetivo.



 Tener cuidado con las variables que pueden afectar el resultado de la prueba del límite líquido, como pueden ser: utilizar una porción mayor de suelo a ensayar, no cumplir con la frecuencia de golpes especificada (2 golpes por segundo), el tiempo en realizar la prueba y la humedad del laboratorio.

4.5. GRANULOMETRIA DEL SUELO. 4.5.1. Objetivos   

Determinar la distribución del tamaño de partículas del suelo  Trazar la curva granulométrica Clasificar el suelo por el método SUCS y AASHTO

4.5.2. Normas aplicables 

ASTM D 422 (NTP 339.128)

4.5.3. Materiales     

Un juego de tamices normalizados. Dos balanzas: con capacidades superiores a 20 kg. y 2000 gr. Y precisiones de 1gr. y 0,1gr. Respectivamente. Estufa de secado con circulación de aire (temperatura 110 º ± 5 º C.) Un vibrador mecánico. Herramientas y accesorios (Bandeja metálica, recipientes y escobilla).

4.5.4. Procedimiento.a) Se tomo una muestra representativa de 500 gr (peso antes de lavado) obtenida del cuarteo realizado previamente, el cual fue sometido a un remojo durante 24 horas para que las partículas finas se suelten. VICTOR JOAQUIN MAMANI HERBOZO

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b) Luego se dispuso a lavar la muestra usando como filtro en el tamiz N°200 para eliminar las partículas de suelos finos que contiene la muestra, hasta que el agua salga limpia.

SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACIÓN DE SUELOS (S.U.C.S.) ENSAYO DE ANALISIS GRANULOMÉTRICO POR TAMIZADO MTC E - 107 - 99   PROYECTO:   UBICACIÓN: Urb. Larapa - San Jeronimo   SOLICITA: Tamiz (mm)

Pasa Pasante (%) (%) 100.00 100.00 100 100.00 100.00 80 100.00 100.00 63 94.72 94.72 50 86.25 86.25 40 74.22 74.22 25 65.02 65.02 20 53.02 53.02 12.5 50.93 50.93 10 48.72 48.72 6.3 44.62 44.62 5 34.61 34.61 2 29.74 29.74 1.25 22.64 22.64 0.4 17.42 17.42 0.160 13.58 13.58 0.080 20.58 Límite Líquido 13.16 Límite Plastico Índice Plasticidad 7.42 Pasa tamiz Nº 4 (5mm): Pasa tamiz Nº 200 (0,080 mm): D60: D30: D10 (diámetro efectivo): Coeficiente de Uniformidad (Cu): Grado de Curvatura (Cc):

  FECHA: Diciembre del 2012 PROFUNDIDAD: 2.00m. Calicata 01   ESTRATO: Segundo Estrato

Retenido Acumulado (%)

Retenido Parcial (%)

0.00 0.00 0.00 5.28 13.75 25.78 34.98 46.98 49.07 51.28 55.38 65.39 70.26 77.36 82.58 86.42

0.00 0.00 0.00 5.28 8.47 12.03 9.20 12.00 2.09 2.21 4.10 10.01 4.87 7.10 5.22 3.84

44.62 13.58 16.86 1.29

NORMAS REFERENCIALES Standart Test Method for Classification of Soils for Engineering Purposes ASTM D - 2487 - 00

Análisis Granulométrico de Suelos por Tamizado UNE : 103 101 : 1995

   

SUELOS GRANULARES

   

SUELOS COHESIVOS

SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACION DE SUELOS

% %

   O   l GW    Y    e    N    0    A   O   S   e    O    L    E    0    L   O   d   %   n    N    E    e GP    s    0    i    E   V   á    A    D    O    2    V    A    °    5    t    U   A    R    S    D    e GM    N    R   S   R   m    r    G    A    I    N    A    G GC    G  ,    E    M  ,    E    L    D    O    T    L    Y    O   l    a    4 SW    s    °    A    O   S   e    O    S    E    d   a    N SP    L    E    R    M    A   L   O   s    p    N   E   N    a    E    U    %    l    E   U   E   á    %   l SM    U    R    0    A    0    a    S    G    5    L    R   S   R   m    A    A  ,    5    m SC    )    L ML  ,    S    0    0    L    I    0   O    S    S    5    E   O    < CL    2   M   Y    C    A    L    N   A   A   °    D   I    I    R    F   M   L   N    L OL    L    (    A    O    A   A    L   O   O   S    )    L    L   S    E   N    0 MH    L    A    %    L    5    I    U   A   0    P    O    S    > CH    Y    C    A    A    S   R   5    M    L    I    R    M    G    L    L OH    (    A

mm mm mm

A lt am en te O rg án ic o

Pt

Gravas bien graduadas Gravas mal graduadas Gravas Limosas Gravas Arcillosas Arenas bien graduadas Arenas mal graduadas Arenas Limosas Arenas Arcillosas Limo Inorgánicos Arcillas Inorgánicas de baja plasticidad Limos Orgánicos y Arcillas Limosas Orgánicas Limos Inorgánicos Arcillas Inorgánicas de alta plasticidad Arcillas Orgánicas de media a alta plasticidad T ur ba y ot ro s su el os a lt am en te o rg án ic os

Ábaco de Casagrande

GRANULOMETRIA

Línea B

60

100.00 90.00

50

80.00 70.00

CH

   d 40   a    d    i   c    i    t   s   a 30    l   p   e   c    i    d 20   n     Í

   ) 60.00    %    (    A 50.00    S    A    P 40.00

30.00

Línea A

CL

OH ó MH

20.00 10

10.00

CL - ML

0.00 100

10

1

0.1

TAMIZ (mm)

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0.01

0.001

ML ú OL

ML

0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Límite líquido

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c) El material retenido se deposita en un recipiente y se seca en la estufa durante 24 horas. Una vez seca la muestra se deja enfriar y se pesa (peso después de lavado). d) Luego se deposita el material en un juego de tamices y 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. Se sumaron estos pesos (peso final después del ensayo) y se comparo con el peso inicial, calculando el porcentaje de error que fue muy inferior al máximo admisible.

e) Se realizaron los cálculos respectivos.

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MECANICA DE SUELOS I ENSAYO DE LIMITES DE CONSISTENCIA : a cata Prof. Muestra: 2.00m. MUESTRA : Alterada

r . arapa San Jeronimo - Cusco

UBICACIÓN : SOLICITADO: FECHA :

Cusco Diciembre del 2012 Segundo Estrato

LIMITE LIQUIDO

OBSERVACIONES:

Muestra N° Peso de la capsula Peso capsula. + suelo humedo Peso capsula + suelo seco Numero de golpes Peso suelo seco Peso agua %humedad

1 13.25 91.14 78.84 32 65.59 12.3 18.75%

2 10.25 93.18 79.56 28 69.31 13.62 19.65%

3 12.35 93.58 79.64 24 67.29 13.94 20.72%

1 5.23 9.44 8.96 3.73 0.48 12.95%

2 5.64 9.31 8.88 3.24 0.43 13.27%

3 6.22 9.98 9.54 3.32 0.44 13.25%

LIMITE PLASTICO

4 10.25 95.68 80.38 21 70.13 15.3 21.82%

RESULTADOS

Muestra Peso de la capsula Peso capsula. + suelo humedo Peso capsula + suelo seco Peso suelo seco Peso agua %humedad

LIMITELIQUIDO

20.58%

LIMITEPLASTICO

13.16%

INDICEPLASTICO

7.42%

LIMITE LIQUIDO 22.5% 22.0% 21.5%    D    A    D    E    M    U    H    E    D    %

21.0% 20.5% 20.0% 19.5% 19.0% 18.5% 18.0% 10

100

No DE GOLPES

4.4.6. Conclusiones Con el análisis granulométrico y los límites de Atterberg obtenidos en el ensayo anterior, se pudo determinar que el suelo del terreno es un suelo de grano fino compuesto por arcilla inorgánica de baja plasticidad con poca presencia de arena , lo cual nos indica que es un suelo con baja capacidad para soportar deformaciones rápidas sin rebote elástico. VICTOR JOAQUIN MAMANI HERBOZO

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4.4.7. Recomendaciones Se recomienda evitar el uso de tamices que se encuentran en mal estado para disminuir los errores por defecto o exceso de material ensayado.

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