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TALLER BÁSICO DE MECÁNICA DE SUELOS

Problemas planteados por el terreno en la ingeniería civil Expositor: Wilfredo Gutiérrez Lazares [email protected]

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INTRODUCCIÓN

Los problemas geotécnicos pueden inducir: Pérdida de vidas Damnificados Cierre y daños a vías de comunicación Daños a edificaciones y vehículos Daños graves a servicios públicos

En la mayoría de los casos estos problemas son previsibles y evitables Si se siguen instrucciones simples Se recurre a expertos en la materia

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INTRODUCCIÓN

El problema geotécnico Definición

Cualquier evento que cause deformaciones y daños a un terreno y a las obras civiles circunvecinas. Tipos de problemas geotécnicos: Asentamientos del terreno Expansión del terreno Agrietamientos del terreno y las estructuras Deslizamientos Erosión del terreno

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Indicios de problemas geotécnicos Puertas y ventanas que se traban o están descuadradas, o con dificultades para abrir o cerrar

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Grietas nuevas o grietas visiblemente reparadas en la estructura y en obras exteriores

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Desniveles entre pisos y terreno. El terreno ha bajado dejando el piso al aire en algunos sectores

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Depresiones en el terreno. Un jardín en áreas planas o en pendiente, normalmente no debe tener formas onduladas.

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Levantamientos del terreno y de aceras. A veces estos levantamientos son debidos a raíces de árboles. Si esto no es evidente, pueden ser por expansión del suelo o empujes laterales del terreno

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SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN

Presa de tierra.

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SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN

Estructura de recuperación de tierras.

Estación marítima construida por relleno hidráulico

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Estación marítima La Salina

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SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN

Pavimento de carretera

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TALUDES Y EXCAVACIONES

Estabilidad de taludes.

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TALUDES Y EXCAVACIONES

Entibaciones y otros.

(b) Excavación para un edificio

(c) Zanja para una conducción

(d) Canal Febrero 2006

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Grietas en el suelo en forma de media luna. Las grietas en el terreno siempre son indicio de algún problema geotécnico

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Terreno con topografía original escalonada. Indicio de movimientos antiguos que pueden reactivarse, o de un movimiento actual lento pero contínuo.

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Escarpas que muestran suelo “fresco” o escarpas viejos cubiertos por vegetación Estas son evidencias claras de deslizamientos

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Muros, cercas, postes, o cualquier otra cosa que no esté aplomada o alineada en su forma natural Estos son indicios de que el terreno se está moviendo, arrastrando o empujando obras enterradas

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Árboles inclinados: son indicadores menos confiables de movimientos, pues tienden a doblarse en búsqueda de la luz solar. Cuando se presentan muy inclinados o inclinados en diferentes direcciones, pueden ser indicio de deslizamientos o reptación superficial.

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Taludes verticales o con pendientes abruptas. Los taludes pueden lucir estables, pero la descomposición con el tiempo de los materiales que los constituyen, puede originar su deslizamiento.

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Desprendimiento de material del talud. Se considera uno de los indicios más evidentes, pero su relevancia debe ser determinada por un especialista

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Formación de cárcavas o surcos de erosión por aguas de escorrentía. Aunque aparenta ser un problema superficial, puede causar otros más graves

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Huecos en el terreno similares a cuevas de roedores. Son el producto de erosión interna, causada por agua infiltrada

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Socavación del pie de laderas por ríos y quebradas. Este proceso puede originar el deslizamiento progresivo de la ladera

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Sobrecargas en la parte superior de taludes. Como construcción de muros y rellenos

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Colocación de rellenos sobre laderas

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Cortes al pie de taludes para ganar área de construcción o de jardines y recreación

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Alteración de las condiciones naturales de las aguas, como obstrucción de cauces, eliminación de la cobertura vegetal, terraceos que impiden el flujo y favorecen la infiltración

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Humedad o filtraciones en sótanos u otras áreas, manantiales al pie de taludes. Pueden deberse a aguas propias del terreno o a rupturas de tuberías y tanques de almacenamiento

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Riego excesivo de jardines

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Colocación de tuberías sobre materiales de relleno sin compactación adecuada.

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Siembra de árboles que desarrollan raíces gruesas y extensas

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TERREMOTO DE MEXICO 1985

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ASENTAMIENTO: PALACIO DE BELLAS ARTES - MEXICO

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DAÑOS EN AUTOVIAS POR DESLIZAMIENTOS

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ASENTAMIENTOS POR EXTRACCION DE AGUA DE POZOS Y A FAVOR DE FALLAS ACTIVAS - (CELAYA – MEXICO)

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PRESA DE AZNALCOLLAR TRAS LA ROTURA

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CALLEJON DE HUAYLAS – SISMO 31 MAYO 1970

NVDO.HUASCARÁN NVDO. HUANDOY

ORIGEN DEL ALUD

NVDO.HUICHAJANCA

NVDO.CANCARAJA

LGNAS.LLANGANUCO

MANCOS

RÍO SANTA

YUNGAY RANRAIRCA

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PROYECTO MESIAS

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Filtraciones a través de las juntas, provenientes de los esfuerzos de subpresión

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Asentamientos parciales de losas debido a la tubificación

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Los problemas de tubificación generan oquedades y que posteriormente concluye en colapso de las losas

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Debido al tiempo expuesto de la obra terminada, sin el uso para el cual fue diseñado, el sello de juntas sufrió contracción

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La losa colapsa debido a la falta de apoyo en el terreno compactado y que por problemas de agua ha quedado sin sustento

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Vista del talud interno de la laguna de oxidación y que dio lugar a un forado por las presiones de agua

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Vista lateral de la zona socavada. Se aprecia la extensión de la laguna de oxidación

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Se aprecia la profundidad de suelo socavado, demostrando la fuerza con que el agua puede afectar a las estructuras

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En la parte exterior de la laguna, se aprecia el talud y zonas inundadas por el problema de socavación

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Otra vista, quebrada abajo por donde discurrieron las aguas, inundando las granjas y originando la muerte de 3000 aves

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El material socavado en el talud exterior y que se conecta con la socavación interna.

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La laguna desembalso las aguas por este túnel, generado por la tubificación

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En la parte central se aprecia la claridad en el otro extremo del túnel generado por el paso del agua

Claridad en el otro extremo del túnel

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Perfil del talud externo en el cual se muestra todos los problemas de socavación por erosión

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TALLER BÁSICO DE MECÁNICA DE SUELOS Contenido de Humedad

Expositor: Luisa Shuan Lucas

DEFINICIÓN

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Contenido de Humedad Es la proporción porcentual entre la fase líquida (agua) y sólida del suelo (partículas minerales del suelo). Ww*100 ω (%) = Ws W W = Peso del agua en la muestra W s = Peso del suelo seco

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FASES DEL SUELO

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Esquema de las Fases del Suelo Volumenes

Vm

Vv

Pesos

Va

Fase gaseosa

Wa=0

Vw

Fase liquida

Ww

Vs

Fase solida

Ws

Wm

Ww*100 ω (%) = Ws Febrero 2006

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EQUIPO

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Balanza digital

Horno de secado

- 0.01 g. para muestras de menos de 200g.

- 0.1 gr. Para muestras de mas de 200g-

Taras y recipientes Resistentes a altas temperaturas y corrosión Febrero 2006

Tenazas y espátulas

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PROCEDIMIENTO

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• Obtener el peso de un recipiente (tara) limpio y seco y anotar:

W tara • Colocar la muestra de suelo húmedo en el recipiente y anotar:

W tara + W suelo húmedo

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PROCEDIMIENTO

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• Colocar la tara con el suelo húmedo al horno a temperatura de 110°C +5°C, hasta que el peso sea constante (12h. a 16 h). • Retirar el suelo seco con su tara y pesarlo, obteniendo

Wtara + Wsuelo seco

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CÀLCULO

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Datos del ensayo: Wtara Wtara + W suelo húmedo W tara + W suelo seco Obtenemos: W suelo seco = (Wtara + W suelo seco ) - ( Wtara ) Wsuelo húmedo = ( Wtara + W suelo húmedo )- (Wtara ) = W suelo húmedo – W suelo seco W agua

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CÁLCULO

Contenido de humedad del suelo Wagua

ω %=

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Wsuelo seco

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x 100

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CONSIDERACIONES

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• Las muestras deben ser remitidas al laboratorio parafinadas o protegidas convenientemente para evitar pérdidas de humedad durante el transporte. • La cantidad mínima de muestra a utilizar está en concordancia con el tamaño máximo Tamaño máximo de partícula

2 mm. ó menos 4.75 mm. 9.5 mm 19 mm 37.5 mm 75.0mm

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Peso mínimo de muestra para contenidos de humedad reportados a ± 0.1%

Peso mínimo de muestra para contenido de humedad reportado a ± 1%

20 g. 100g. 500g. 2.5 Kg 10 Kg 50 Kg

20 g. 20 g. 50 g. 250 g. 1 kg. 5 kg.

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CONSIDERACIONES

• En las arenas y gravas limpias, el tiempo de secado puede ser menor. Al no presentar finos, se puede utilizar el secado con mechero para una determinación rápida de la humedad. • En los suelos con materia orgánica, con contenido de yeso etc,. la temperatura de secado debe ser lenta, porque hay riesgos de que la muestra se queme. La temperatura dependerá del tipo de muestra ( no mayor de 40°C) y en consecuencia el tiempo de secado será mayor.

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EJEMPLO

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EJEMPLO Proyecto: Ubicación: Calicata:

Fecha: 13 Enero 2001 Técnico: F. R.N. Profundidad (m): 2.00

Centro Comercial Ate C-1 Muestra: M-3

CONTENIDO DE HUMEDAD ω (%)

Febrero 2006

1

Tara No.

L-43

2

Peso de la tara + Peso del suelo húmedo (gr)

156.3

3

Peso de la tara + Peso del suelo seco (gr)

144.8

4

Peso del Agua Contenida (gr)

11.5

5

Peso de la tara (gr)

6

Peso del suelo seco (gr)

7

Contenido de Humedad (%)

( 2 ) - ( 3)

37.2 ( 3) – (5) (4) /( 6)

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107.6

10.7

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TALLER BÁSICO DE MECÁNICA DE SUELOS Peso Volumétrico de Suelo Cohesivo

Expositor: Luisa Shuan Lucas

DEFINICIÓN

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Peso Volumétrico • El peso volumétrico es la relación del peso de la masa de suelos entre su volumen de masa. Se consideran las tres fases del suelo :

γm

=

Wm

W m = Peso de la masa

Vm

V m = Volumen de masa

• Es la densidad del suelo, se le conoce también como peso unitario ó como peso específico de masa.

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FASES DEL SUELO

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Esquema de las Fases del Suelo Volumenes

Vm

Vv

γm Febrero 2006

=

Pesos

Va

Fase gaseosa

Wa=0

Vw

Fase liquida

Ww

Vs

Fase solida

Ws

Wm

Wm Vm Curso Taller de Mecánica de Suelos

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• • • • Febrero 2006

EQUIPO Y MATERIALES

Probeta graduada de 1000 ml. Balanza con aproximación de 0.1g Pipeta, espátulas Parafina de peso específico conocido Curso Taller de Mecánica de Suelos

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PROCEDIMIENTO

Tallado de la muestra • Tallar una muestra sin agujeros ni grietas, el tamaño debe ser tal que pueda introducirse en la probeta. • Pesar la muestra tallada y anotar:

Wsuelo

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PROCEDIMIENTO

Parafinado de la muestra • Derretir previamente la parafina en el horno o estufa. • Dejar enfriar ligeramente, luego recubrir la muestra para impermeabilizarla. • La parafina debe cubrir la muestra en una capa fina, no debe penetrar en los poros del suelo.

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PROCEDIMIENTO

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Pesado de la muestra parafinada • Cuando la muestra esté completamente recubierta, registrar:

W suelo + parafina

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PROCEDIMIENTO

Determinación del volumen de la muestra parafinada

• Llenar la probeta con agua hasta un volumen inicial conocido, registrar:

Vi

V inicial

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PROCEDIMIENTO

Determinación del volumen de la muestra parafinada

∆V

• Introducir la muestra parafina en la probeta, se producirá un desplazamiento de volumen hasta V f. • El volumen desplazado en la probeta será el volumen del suelo parafinado: ∆V = V f – V i

Vf Vi

∆V = V suelo + parafina Febrero 2006

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CÁLCULOS

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• Volumen de la muestra ∆V

= V suelo + parafina

V suelo = Vsuelo + parafina - Vparafina

• Volumen de parafina utilizada: Vparafina = W parafina / γ parafina donde : W parafina = W suelo + parafina – W suelo

• Por lo tanto

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WSUELO P.V. = ∆V − VPARAFINA Curso Taller de Mecánica de Suelos

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CONSIDERACIONES

• Ensayo aplicable solo a suelos cohesivos, sin grietas considerables. • Otro procedimiento de ensayo considera el tallado del especimen en una forma geométrica regular para calcular el volumen a partir de mediciones lineales. • También se puede determinar el volumen de la muestra parafina pesándola sumergida en agua. En este caso se determina el volumen del suelo de forma similar al método expuesto.

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TALLER BÁSICO DE MECÁNICA DE SUELOS Gravedad Específica

Expositor: Luisa Shuan Lucas

DEFINICIÓN

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Gravedad Específica - ASTM D854 • Peso específico de sólidos es la relación del peso de la fase sólida entre el volumen de la fase sólida. Expresado como : Ws γs =

Vs

• La gravedad específica se define como la relación entre el peso específico de los sólidos y el peso específico del agua destilada a 4°°C. Se expresa como: γs G= γw W s = Peso del suelo seco V s = Volumen de sólidos γ ω = Peso específico del agua destilada a 4° C Febrero 2006

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FASES DEL SUELO

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Esquema de las Fases del Suelo Volumenes Vv Vm

G =

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Pesos

Va

Fase gaseosa

Wa=0

Vw

Fase liquida

Ww

Vs

Fase solida

Ws

Wm

Ws Vs γ ω Curso Taller de Mecánica de Suelos

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• • • • • •

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EQUIPO

Frascos volumétricos o picnómetros Balanza con sensibilidad de 0.01g Horno de secado. Bomba de vacío o estufa para eliminar el aire del suelo. Suministro de agua desaireada Utensilios: pipeta, termómetro graduado, embudo y espátulas.

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Frasco volumétrico de 100 a 500 cm3 .

EQUIPO

Utensilios: pipeta, termómetro,

embudo.

Bomba de Vacíos.

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PROCEDIMIENTO

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Calibración del picnómetro

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CALIBRACIÓN DEL PICNÓMETRO Peso del pic nóm etro m ás agua (gr)

• Debe colocarse agua destilada en el picnómetro hasta el volumen conocido a diferentes temperaturas y pesarlo para saber el volumen real que contiene y obtener así una constante K para corregir el volumen por temperatura.

351 350.5 350 349.5 349 348.5 348 20

22

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24

26

28

30

32

34

36

38

40

Temperatura ( C)

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PROCEDIMIENTO

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Cantidad de suelo a ensayar Capacidad del picnómetro

Cantidad requerida aprox.(gr)

100 cm³ 250 cm³ 500 cm³

25 - 35 55 - 65 120 - 130

• El ensayo se puede realizar con muestra húmeda, en este caso se halla el peso seco al final del ensayo.

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PROCEDIMIENTO

Muestra Cuartear el material y obtener muestra de 100gr. Con aproximación de + 0.01gr. • Poner a secar la muestra en el horno a 100°C. ó 110°C + 5°C. retirar la muestra del horno, dejar enfríar . • Pesar la muestra seca que se va a ensayar de acuerdo al volumen del picnómetro. W s = peso muestra seca Febrero 2006

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PROCEDIMIENTO

• Se coloca la muestra pesada en el picnómetro. Luego se llena con agua destilada hasta las ¾ partes de la capacidad del picnómetro.

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PROCEDIMIENTO

Expulsión del aire atrapado en el suelo Puede realizarse de dos formas: • Con estufa, debe calentarse de manera indirecta girando constantemente el frasco, a fin de ayudar a la eliminación del aire. • El aire atrapado sale por calentamiento de la muestra.

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PROCEDIMIENTO

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Expulsión del aire atrapado en el suelo •

Con bomba de vacíos, el tiempo de uso depende del tipo de suelo y de la potencia de la bomba. Puede variar entre unos pocos minutos y 6 a 8 hrs. para suelos plásticos y 4 a 6 hrs. para suelos de baja plasticidad.

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El aire sale en forma de burbujas

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PROCEDIMIENTO

• Luego de eliminar el aire, completar el volumen con agua destilada hasta la marca del picnómetro y anotar: W3 =WPICN+WS.SECO+ WAGUA 1

Marca de volúmen

W AGUA,1 W S.SECO

Febrero 2006

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PROCEDIMIENTO

• Ahora, pesar el mismo volúmen de agua destilada. Obteniéndose: W 2 = WPICN + W AGUA,2

Febrero 2006

W AGUA,2

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Marca de volúmen

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CÁLCULO

Ws Gs = *K (Ws +W2 −W3) donde: Ws = peso de la muestra seca. W2 = peso del picnómetro llenado con agua destilada. W3 = peso del picnómetro llenado con agua y el suelo. K = Factor de corrección por temperatura del agua de ensayo

Febrero 2006

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CÀLCULO

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Por definición

W SUELO SUELO G SS =

Donde :

V AGUA AGUA

VSUELO = VAGUA = w AGUA

Por lo tanto :

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W AGUA AGUA

V SUELO SUELO

G SS

W SUELO SUELO = W AGUA AGUA

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CONSIDERACIONES

Cuando el suelo, está compuesto de partículas mayores y menores que la Malla No.4, el método a utilizarse será separando el material por la Malla No.4 y utilizar el método apropiado en cada caso. El valor de la gravedad específica del suelo, será el promedio de estos dos valores. Cuando la gravedad específica, es utilizada en otros cálculos, como el ensayo con el Hidrómetro (D-922) se utiliza el material que pasa la Malla No.10 (2.0mm.) Se deberá efectuar como mínimo 02 determinaciones, cuyos resultados no deben diferir en mas de 0.03 Febrero 2006

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CONSIDERACIONES

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• Los valores tìpicos de gravedad especìfica de los suelos son: Tipo de suelo Arena

2.65 - 2.67

Arena limosa

2.67 - 2.70

Arcilla inorgánica

2.70 -2.80

Suelos con micas o hierro

2.75 - 3.00

Suelos orgánicos

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Gs

Variable, puede ser inferior a 2.00

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EJEMPLO

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Febrero 2006

1

Capacidad del picnómetro (cm³)

250

2

Peso del suelo seco (gr)

80.00

3

Peso del frasco + peso de suelo + peso de agua (gr)

401.70

4

Temperatura ( C)

5

Peso del frasco + peso del agua (gr)

352.20

6

Corrección por temperatura (K)

0.9998

7

Peso específico relativo de sólidos (Gs) 6x(2/(5+2-3))

2.622

25

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TALLER BÁSICO DE MECÁNICA DE SUELOS

Relaciones Gravimétricas y Volumétricas

Expositor: Wilfredo Gutiérrez Lazares [email protected]

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GRAVIMETRÍA Y VOLUMETRÍA

RELACIONES DE PESO Y VOLUMEN

PESO Marzo 2006

VOLUMEN Curso Taller de Mecánica de Suelos

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NATURALEZA DEL SUELO

AIRE AGUA SÓLIDOS

Marzo 2006

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NATURALEZA DEL SUELO

SOBRE LA MASA SE DETERMINAN VALORES DE PESO Y VOLUMEN, DE MANERA ORDENADA

Marzo 2006

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ESTADOS DEL SUELO

COMPACTO

SUELTO

SEMI SUELTO Marzo 2006

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RELACIONES DE VOLUMEN RELACIONES DE VOLUMEN

Marzo 2006

Relación de vacíos

e=

Vv Vs

(1)

Porosidad

n=

Vv Vm

(2)

Grado de saturación

S=

Vw * 100 Vv

(3)

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RELACIONES DE VOLUMEN

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RELACIONES DE PESO

Contenido de humedad Marzo 2006

w=

Ww * 100 Ws

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RELACIONES DE VOLUMEN RELACIONES DE PESO Y VOLUMEN

Peso unitario de la masa Gravedad específica de la masa

Marzo 2006

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γm =

Wm Vm

Gm =

(5) γm γ0

(8)

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RELACIONES DE VOLUMEN

S e = ωG s

(20)

Wm Gs + S e 1+ω γm = = γω = Gs γ ω Vm 1+ e 1+ e

Marzo 2006

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(21)

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VALORES EN ESTADO NATURAL

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SUELO

n

e

ω*

γd(ton/m3)

γsat (ton/m3)

1)

Arena uniforme, suelta

0.46

0.85

32

1.43

1.89

2)

Arena uniforme, compacta

0.34

0.51

19

1.75

2.09

3)

Mezclas de arena, sueltas

0.40

0.67

25

1.59

1.99

4)

Mezclas de arena, compactas

0.30

0.43

16

1.86

2.16

5)

Limo cólico (Loes)

0.50

0.99

21

1.36

1.86

6)

Morrena, granos muy mezclados

0.20

0.25

9

2.12

2.32

7)

Arcilla glacial blanda

0.55

1.20

45

1.22

1.77

8)

Arcilla glacial dura

0.37

0.60

22

1.70

2.07

9)

Arcilla blanda con poca materia orgánica

0.66

1.90

70

0.93

1.58

10)

Arcilla blanda con mucha materia orgánica

0.75

3.0

110

0.68

1.43

11)

Arcilla blanda montmorilonítica (bentonita cálcica)

0.84

5.2

194

0.43

1.27

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DENSIDAD RELATIVA

emáx − enat Dr = x 100 emáx − emin

(26)

ó

γ dmáx γ dnat − γ d min Dr = x x 100 γ dnat γ dmáx − γ d min

Marzo 2006

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DENSIDAD RELATIVA

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Dr(%) 0-15 15-35 35-65 65-85 85-100

Gc (%) = Marzo 2006

DENOMINACIÓN muy suelta suelta media compacta muy compacta

γd

γ dmáx

x100

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APLICACIÓN

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APLICACIÓN

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APLICACIÓN

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APLICACIÓN

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TALLER BÁSICO DE MECÁNICA DE SUELOS

Criterios de Consistencia de los Suelos

Expositor: Wilfredo Gutiérrez Lazares [email protected]

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ASENTAMIENTO

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ASENTAMIENTO

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Marzo 2006

PRESENCIA DE AGUA

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Marzo 2006

CONSISTENCIA

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Marzo 2006

INTRODUCCIÓN

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PROCESO

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Marzo 2006

INTRODUCCIÓN

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INTRODUCCIÓN

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C: Compresibilidad P: Permeabilidad RS: Resistencia en estado Seco T: Tenacidad

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Marzo 2006

EXTRACCIÓN

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TALLER BÁSICO DE MECÁNICA DE SUELOS Límite Líquido Límite Plástico Expositor: Luisa Shuan Lucas

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DEFINICIÓN

Límites de Atterberg Límite líquido. Es el contenido de humedad por debajo del cual el suelo se comporta como un material plástico. A este nivel de contenido de humedad el suelo está en el vértice de cambiar su comportamiento al de un fluido viscoso. Límite plástico. Es el contenido de humedad por debajo del cual se puede considerar el suelo como material no plástico. Límite de contracción. Es el contenido de humedad por debajo del cual no se produce reducción adicional de volumen o contracción en el suelo . Febrero 2006

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DEFINICIÓN

La propiedad del suelo de ser moldeado se llama plasticidad. Según el contenido de humedad, adopta una consistencia determinada Los límites líquido y plástico se utilizan para clasificar e identificar los suelos. El límite de contracción se aplica en varias áreas geográficas donde el suelo sufre grandes cambios de volumen entre el estado seco y el estado húmedo. El límite líquido se puede utilizarse para estimar asentamientos en problemas de consolidación

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CONSISTENCIA

La consistencia de un suelo es la relativa facilidad con la que puede ser deformado y depende de un contenido de humedad determinado. Para los suelos cohesivos se definen cuatro estados de consistencia: Sólido Semisólido Plástico Líquido La frontera entre tales estados son los llamados límites de Atterberg.

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LÍMITE LÍQUIDO

Determinación del Límite Líquido El procedimiento general consiste en colocar una muestra húmeda en la copa de casagrande, dividirlo en dos con el acanalador y contar el número de golpes requerido para cerrar la ranura. Si el número de golpes es exactamente 25, el contenido de humedad de la muestra es el límite líquido El procedimiento estándar es efectuar por lo menos tres determinaciones para tres contenidos de humedad diferentes, se anota el número de golpes y su contenido de humedad. Luego se grafican los datos en escala semilogarítmica y se determina el contenido de humedad para N= 25 golpes. Febrero 2006

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LÍMITE LÍQUIDO

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EQUIPO

Copa de Casagrande

Taras, espátula, acanalador

Recipientes para mezclado Febrero 2006

Balanza aprox. 0.01g

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LÍMITE LÍQUIDO

Esquema de la Copa de Casagrande y Acanalador para suelo cohesivo Febrero 2006

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LÍMITE LÍQUIDO

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COPA CASAGRANDE

Dispositivo mecánico que puede ser operado manualmente o con un motor eléctrico. Base: es una plataforma de caucho duro que permite el rebote de la copa de bronce. La parte inferior está conformada de un caucho que aisla la plataforma de base y la superficie de trabajo. Copa de bronce: su peso incluido el manubrio debe estar entre 185 y 215 g

Leva: diseñada para levantar la copa suave y continuamente hasta su máxima altura, sobre una distancia de por lo menos 180° de rotación de leva, sin desarrollar velocidad en la copa en el momento de la caída. Febrero 2006

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LÍMITE LÍQUIDO

PROCEDIMIENTO Preparar la muestra seca, disgregándola con el mortero y pasarlo por la malla No. 40 para obtener una muestra representativa de unos 250 gr. aproximadamente.

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LÍMITE LÍQUIDO

PROCEDIMIENTO Colocar el suelo pasante malla No. 40 en una vasija de evaporación y añadir una pequeña cantidad de agua, dejar que la muestra se humedezca. Mezclar con ayuda de la espátula hasta que el color sea uniforme y conseguir una mezcla homogénea. La consistencia de la pasta debe ser pegajosa.

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LÍMITE LÍQUIDO

PROCEDIMIENTO Se coloca una pequeña cantidad de masa húmeda en la parte central de la copa y se nivela la superficie. Luego se pasa el acanalador por el centro de la copa para cortar en dos la pasta de suelo.

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LÍMITE LÍQUIDO

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PROCEDIMIENTO La ranura debe apreciarse claramente y que separe completamente la masa del suelo en dos partes. La mayor profundidad del suelo en la copa debe ser igual a la altura de la cabeza del acanaladador ASTM Si se utiliza la herramienta Casagrande se debe mantener firmemente perpendicular a la superficie de la copa, de forma que la profundidad de la ranura sea homogénea. Febrero 2006

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LÍMITE LÍQUIDO

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PROCEDIMIENTO Poner en movimiento la cazuela con ayuda de la manivela y suministrar los golpes que sean necesarios para cerrar la ranura en 12.7 mm ( ½ “). Cuando se cierre la ranura en ½”, registrar la cantidad de golpes y tomar una muestra de la parte central para la determinación del contenido de humedad

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LÍMITE LÍQUIDO PROCEDIMIENTO

• Este proceso se repite nuevamente con tres muestras mas para lograr cuatro puntos a diferentes contenidos de humedad. Los siguientes rangos de golpes son los recomendados: 40 a 30 golpes 25 a 30 golpes 20 a 25 golpes 20 a 15 golpes Febrero 2006

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VARIABLES

Cantidad de suelo utilizado. Velocidad a la cual se dan los golpes, son 02 golpes por segundo. Tiempo de reposo del suelo en la copa antes de comenzar la cuenta de golpes. Limpieza de la copa antes de colocar la masa de suelo para el ensayo. Humedad del laboratorio y rapidez con la que se hace el ensayo. Tipo de material utilizado como base del aparato o sea superficie contra la cual se debe golpear la cazuela, debe ser caucho duro o similar. Calibración de la altura de caída de la copa, debe ser 1 cm. Tipo de acanalador utilizado para hacer la ranura. Condición general del aparato del limite liquido: pasadores desgastados, conexiones que no estén firmemente apretadas, etc.

Febrero 2006

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LÍMITE PLÁSTICO

Determinación del Límite Plástico El límite plástico es la humedad correspondiente en el cual el suelo se cuartea y quiebra al formar pequeños rollitos ó cilindros pequeños. Conjuntamente con el límite líquido, el límite plástico es usado en la identificación y clasificación de suelos

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LÍMITE PLÁSTICO

EQUIPO Balanza, con sensibilidad a 0.01 gr. Placa de vidrio esmerilado de por lo menos 30cm. de lado, de forma cuadrada por 1cm. de espesor Horno capaz de mantener la temperatura a 110 + 5° C. Espátula de acero inoxidable, Cápsula de evaporación para el mezclado, puede ser de porcelana, vidrio ó plástico Taras numeradas.

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LÍMITE PLÁSTICO

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EQUIPO

VIDRIO ESMERILADO

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VASIJA DE EVAPORACIÓN, TARAS, ESPÀTULA PARA MEZCLADO.

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LÍMITE PLÁSTICO

PROCEDIMIENTO Se trabaja con el material preparado para el límite líquido se toma aproximadamente 20gr. Luego se amasa el suelo y se deja que pierda humedad hasta una consistencia a la cuál pueda enrollarse sin que se pegue a las manos esparciéndolo y mezclándolo continuamente sobre la placa de vidrio.

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LÍMITE PLÁSTICO

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PROCEDIMIENTO . El rollito debe ser adelgazado en cada movimiento hasta que su diámetro sea de 3.2 mm (1/8 pulg.)

La prueba continúa hasta que el rollito empieza a rajarse y tiende a desmoronarse

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LÍMITE PLÁSTICO

PROCEDIMIENTO Una vez que se ha producido el límite plástico se debe colocar el rollito en un recipiente de peso conocido y se pesa para determinar el contenido de humedad. Seguidamente se vuelve a repetir la operación tomando otra porción de suelo. El límite plástico es el promedio de ambas determinaciones

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APLICACIONES

RELACIÓN ENTRE EL GRADO DE EXPASIÓN Y EL LÍMITE LÍQUIDO SEGÚN DAKSHANAMURTHY Y RAMAN (1973)

Límite líquido (%) 0-20 20-35 35-50 50-70 70-90 mayor que 90

Febrero 2006

Grado de Expansión No hay hinchamiento Bajo hinchamiento Hinchamiento medio Alto hinchamiento Hinchamiento muy alto Hinchamiento extra alto

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APLICACIONES

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RELACIÓN ENTRE EL POTENCIAL DE HINCHAMIENTO Y EL ÍNDICE DE PLASTICIDAD SEGÚN SEED, WOODWARD Y LUDDGREN, 1962

Índice plástico 0-15 10-35 20-55 35 Ó más

Potencial de hinchamiento Bajo Medio Alto Muy alto

INDICE PLÁSTICO = LÍMITE LÍQUIDO – LÍMITE PLÁSTICO

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Laboratorio Nº 2 - Mecánica de Suelos

Operador :

Fecha :

LIMITES DE CONSISTENCIA FIC - UNI

Solicitado : Proyecto : Pozo N°

Practica de Laboratorio Muestra N° M- 1 P- 1

F. D. 07/ 03/ 2006

Informe N°

S06- 015

Profundidad

1.50 m.

LIMITE PLASTICO

LIMITE LIQUIDO

Prueba N° Frasco N°

35

ST

50

28

N- 18

12

22

30

42

39.4

52.9

51.5

62.7

57.6

38.4

48.7

47.2

57.8

53.1

1.0

4.2

4.3

4.9

4.5

32.7

36.3

33.8

42.1

38.3

5.7

12.4

13.4

15.7

14.8

33.9

32.1

31.2

30.4

50

100

N° de golpes Peso de Frasco + suelos 1 húmedo (gr) Peso de Frasco + suelos 2 seco (gr) Peso del agua 3 (1 - 2) (gr)

4 Peso del Frasco (gr) Peso suelo seco 5 (2 - 4) (gr) Contenido de humedad 6 (3/5x100)(%) 20

17.5

DIAGRAMA DE FLUIDEZ

Contenido de agua %

34.2 33.6 33.0 32.4 31.8 31.2 30.6 30.0 1

10

Numero de golpes

20

25

30

40

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TALLER BÁSICO DE MECÁNICA DE SUELOS Límite de Contracción

Expositor: Luisa Shuan Lucas

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DEFINICIÓN

Límites de Contracción Es el contenido de humedad por debajo del cual no se produce reducción adicional de volumen o contracción en el suelo . Los cambios en el volumen de un suelo fino se producirán por encima de la humedad correspondiente al límite de contracción.

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DEFINICIÓN

(V − VO )γ ω *100 LC = ω − WO Donde: LC : Límite de contracción ( % ) . ω : Contenido de humedad del suelo al momento del ensayo V : Volumen del suelo húmedo . Vo : Volumen del suelo seco . Wo : Peso de suelo seco (pastilla) . γw : Densidad del agua (1.0 gr/cm3) .

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LÍMITE DE CONTRACCIÓN

EQUIPO Y MATERIALES Cápsula de contracción Plato de evaporación Recipiente volumétrico de vidrio para medir la cantidad de volumen que ocupa el suelo Espátula Placa plástica con tres apoyos. Probeta graduada de 25 ml. y graduada cada 0.2 ml. Balanza con sensibilidad de 0.1 gr. Tamiz N°40 Mercurio. Grasa lubricante

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LÍMITE DE CONTRACCIÓN

EQUIPO

Equipo básico Febrero 2006

Probeta y mercurio

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LÍMITE DE CONTRACCIÓN

PROCEDIMIENTO Se utiliza suelo pasado por la malla No.40, se amasa y se lleva a un contenido de humedad similar o algo superior al límite líquido.

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LÍMITE DE CONTRACCIÓN

PROCEDIMIENTO Recubrir el interior de la cápsula de evaporación con una capa fina de grasa. Llenar la cápsula de evaporación en tres capas. Compactar cada capa dando golpes suaves sobre una superficie firme para eliminar las burbujas de aire.

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LÍMITE DE CONTRACCIÓN

PROCEDIMIENTO Luego de completar la tercera capa, se enrasa utilizando la espátula. Se toma el peso de la cápsula con el suelo húmedo para determinar el contenido de humedad y se lleva al horno.

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LÍMITE DE CONTRACCIÓN

PROCEDIMIENTO Se deja secar en el horno a temperatura estándar. Luego del secado se retira y se halla el peso seco. Se puede observar la variación del volumen por secado

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LÍMITE DE CONTRACCIÓN PROCEDIMIENTO

Luego se debe determinar el volumen de la muestra de suelo seca. Se utiliza el desplazamiento en mercurio. Febrero 2006

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LÍMITE DE CONTRACCIÓN PROCEDIMIENTO

Se coloca la pastilla de suelo sobre un recipiente enrasado con mercurio y se introduce con la ayuda de una placa plástica de tres puntas. Se recoge en un recipiente el volumen de mercurio desplazado. Febrero 2006

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LÍMITE DE CONTRACCIÓN PROCEDIMIENTO

El volumen desplazado por el suelo se recoge con ayuda de un recipiente y se coloca en la probeta graduada para determinar su volumen .

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LÍMITE DE CONTRACCIÓN

PROCEDIMIENTO

Luego determinar el volumen inicial que será igual al volumen de la cápsula. De igual forma se vierte el mercurio dentro de la cápsula, se coloca luego en la probeta para hacer la lectura correspondiente. Febrero 2006

Curso Taller de Mecánica de Suelos

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Laboratorio de Mecánica de Suelos

LÍMITE DE CONTRACCIÓN

ASPECTOS DE SEGURIDAD EN EL USO DEL MERCURIO El mercurio es una sustancia tòxica, por lo tanto se evitará el contacto con la piel. Almacenar el mercurio en contenedores sellados a prueba de roturas. Se realizarán los ensayos en ambientes bien ventilados para evitar la inhalación de vapor de mercurio. Tratar de minimizar los derrames en el ensayo. Se limpiarán los derrames rápidamente para evitar su evaporación en el ambiente. Se desecharán los materiales contaminados incluyendo la torta de suelo seco de manera segura. Febrero 2006

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LÍMITE DE CONTRACCIÓN

GRIETAS DE CONTRACCIÓN POR SECADO

Febrero 2006

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LÍMITE DE CONTRACCIÓN EJEMPLO

1

Vasija de contracción N°

2

Peso vasija de contracción + peso suelo húmedo

(gr)

50.5

3

Peso vasija de contracción + peso suelo seco

(gr)

42.3

4

Peso agua contenida (2-3)

(gr)

8.2

5

Peso vasija de contracción

(gr)

20

6

Peso suelo seco, Wo = (3-5)

(gr)

22.3

7

Contenido de humedad, ω = (4/6*100)

(%)

36.77

8

Volumen de la vasija de contracción, V

(cm3)

16.7

9

Volumen de la torta de suelo seco, Vo

(cm3)

13.1

10

(V – Vo) = ( 8 – 9 )

(cm3)

3.6

11

(V – Vo) *100 / Wo = 10/6*100

(cm3)

16.14

12

Límite de contracción ( 7-11),

(%)

20.65

13

Relación de contracción, (6/9),

Febrero 2006

17

Curso Taller de Mecánica de Suelos

1.70

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TALLER BÁSICO DE MECÁNICA DE SUELOS

Análisis Granulométrico

Expositor: Wilfredo Gutiérrez Lazares [email protected]

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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO

Tamaño de las partículas que conforman la muestra de suelo

Marzo 2006

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Marzo 2006

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO

Curso Taller de Mecánica de Suelos

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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO

EQUIPO MÍNIMO PARA DETERMINAR LOS TAMAÑOS DE LAS PARTÍCULAS

TAMIZ o MALLA

BALANZA Marzo 2006

Curso Taller de Mecánica de Suelos

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Marzo 2006

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO

Curso Taller de Mecánica de Suelos

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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO

Malla 3”

Malla Nº4

Malla Nº200 Marzo 2006

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TAMICES O MALLAS DE ABERTURA CUADRADA La Malla 3”, tiene aberturas cuadradas de 3” de lado.

Malla 3” 3”

Malla Nº4

1” La Malla Nº4, presenta 4 aberturas cuadradas en 1” pulgada lineal Marzo 2006

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TAMICES O MALLAS DE ABERTURA CUADRADA

La muestra obtenida en el campo y en estado seco es el 100% de la muestra para el ensayo. Esta muestra se lava por la malla Nº200 y se seca en el horno a 110ºC. Esto quiere decir que los finos se han perdido en el lavado.

Malla Nº4

1” La Malla Nº200, presenta 200 aberturas cuadradas en 1” pulgada lineal Marzo 2006

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Malla Nº200 LMS-FIC-UNI

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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO

Tamaño máximo de Partícula 3/8” ( 9.5 m.m.) ¾” (19.0 m.m.) 1” (25.0 m.m.) 1 1/2” (37.5 m.m.) 2” (50.0 m.m.) 3” (75.0 m.m.)

Marzo 2006

Curso Taller de Mecánica de Suelos

Peso mínimo de la muestra 500 gr 1,000 gr 2,000 gr. 3,000 gr. 4,000 gr. 5,000 gr.

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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO Material lavado por la malla Nº200 y secado al horno. Mediante agitación y pequeños golpeteos se tamiza la muestra. Se registran los pesos retenidos en cada una de las mallas.

Marzo 2006

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Marzo 2006

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO

Tamiz

Abertura

W ret (gr)

3”

75.0

15

2”

50.0

32

1 ½”

37.5

12

1”

25.0

41

¾”

19.0

36

½”

12.5

25

3/8”

9.5

14

¼”

6.3

18

Nº4

4.75

16

Nº10

2.0

42

Nº20

0.850

13

Nº30

0.600

64

Nº40

0.425

44

Nº60

0.250

32

Nº80

0.180

19

Nº100

0.150

21

Nº200

0.075

33

Curso Taller de Mecánica de Suelos

% ret

% acum. pasa

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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO

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Tamiz

Abertura

W ret (gr)

% ret

Ajustado

% acum. pasa 100

3”

75.0

15

3.1

3

97

2”

50.0

32

6.7

7

90

1 ½”

37.5

12

2.5

3

87

1”

25.0

41

8.5

9

78

¾”

19.0

36

7.5

7

71

½”

12.5

25

5.2

5

66

3/8”

9.5

14

2.9

3

63

¼”

6.3

18

3.8

4

59

Nº4

4.75

16

3.3

3

56

Nº10

2.0

42

8.8

9

47

Nº20

0.850

13

2.7

3

44

Nº30

0.600

64

13.3

13

31

Nº40

0.425

44

9.2

9

22

Nº60

0.250

32

6.7

7

15

Nº80

0.180

19

4.0

4

11

Nº100

0.150

21

4.4

4

7

Nº200

0.075

33

6.9

7

0

477.0

100

suma enteros falta

Marzo 2006

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91 9

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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO

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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO

De la curva se obtienen los parámetros siguientes: D10 = diámetro efectivo D60 Cu = coeficiente de uniformidad = D 10

Cc = coeficiente de curvatura =

D 2 30 D10 xD60

Donde: DN = tamaño de partícula para el cual el N% de la muestra, en peso, es menor que dicho diámetro.

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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO

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Marzo 2006

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO

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Marzo 2006

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO

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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO Para el caso de las partículas que pasan la malla Nº200, se deberá emplear el análisis por vía húmeda. La distribución de los tamaños de partículas permitirá determinar los porcentajes de: Limos Arcillas Coloides

Marzo 2006

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Marzo 2006

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO

Curso Taller de Mecánica de Suelos

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Marzo 2006

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO

Curso Taller de Mecánica de Suelos

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos

TALLER BÁSICO DE MECÁNICA DE SUELOS Análisis Granulométrico por Tamizado Expositor: Antioco Quiñones Villanueva [email protected] [email protected] [email protected]

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GRANULOMETRIA POR TAMIZADO

Análisis Granulométrico Por Tamizado ASTM D422

Nos permite la determinación cuantitativa de la distribución de tamaños de partículas de suelo. Esta norma describe el método para determinar los porcentajes de suelo que pasan por los distintos tamices de la serie empleada en el ensayo, hasta el de 0.074 mm (N°200). Febrero 2006

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• • • • •

Febrero 2006

EQUIPO

Tamices de malla cuadrada. Balanza con sensibilidad de 0.1 gramo. Horno de secado. Bandejas, cepillos y brochas. Muestra representativa del suelo.

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EQUIPO

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Horno de secado

Juego de Tamices Construidos de acuerdo a la Norma ASTM

Febrero 2006

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EQUIPO

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Balanza digital

Taras y recipientes Resistentes a altas temperaturas y corrosión

- 0,01 g. para muestras de menos de 200g. – 0.1 gr. Para muestras de mas de 200g-

Muestra representativa

Febrero 2006

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Tamiz de 3”

Febrero 2006

EQUIPO

Tamiz Nº 4

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Tamiz Nº 200

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SERIE DE TAMICES Serie de Tamices ASTM

3” (75.0 mm) 2 ½” (63.0 mm) 2” (50.0 mm) 1 ¾” (45.0 mm) 1 ½” (37.5 mm) 1 ¼” (31.5 mm) 1” (25.0 mm) 7/8” (22.4 mm) ¾” (19.0 mm) 5/8” (16.0 mm)

Febrero 2006

1/2” (12.5 mm) 3/8” ( 9.5 mm) 5/16”( 8.0 mm) 1/4” ( 6.3 mm) N° 4 (4.75 mm) N° 5 (4.00 mm) N° 6 (3.35 mm) N° 7 (2.80 mm) N° 8 (2.36 mm) N° 10(2.00 mm)

N° 12 (1.70 mm) N° 14 (1.40 mm) N° 16 (1.18 mm) N° 18 (1.00 mm) N° 20 (0.850mm) N° 25(0.710 mm) N° 30 (0.600mm) N° 35 (0.500mm) N° 40 (0.425mm) N° 45 (0.355mm)

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N° 50 (0.300mm) N° 60 (0.250mm) N° 70 (0.212mm) N° 80 (0.180mm) N° 100(0.150mm) N° 120(0.125mm) N° 140(0.106mm) N° 170(0.090mm) N°200(0.075mm)

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SERIE DE TAMICES

Serie de Tamices usados para el ensayo por tamizado según la Norma ASTM-422 3” (75.0 mm) 2” (50.0 mm) 1 ½” (37.5 mm) 1” (25.0 mm) ¾” (19.0 mm) 1/2” (12.5 mm) 3/8” ( 9.5 mm) 1/4” ( 6.3 mm)

Febrero 2006

N° 4 (4.75 mm) N° 10(2.00 mm) N° 20 (0.850mm) N° 30 (0.600mm) N° 40 (0.425mm) N° 60 (0.250mm) N° 100(0.150mm) N°200(0.075mm)

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PROCEDIMIENTO

FASES DEL ENSAYO: • Cuarteo de la muestra. • Secado en el horno. • Lavado por la malla Nº 200. • Secado en el horno de la muestra lavada. • Tamizado de la muestra. • Pesado del material retenido en cada tamiz. • Correcciones y cálculos.

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CUARTEO DE LA MUESTRA

Mezclar la muestra:

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CUARTEO DE LA MUESTRA

Obtener una muestra uniforme:

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CUARTEO DE LA MUESTRA

Dividir la muestra uniforme en cuatro partes iguales:

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CUARTEO DE LA MUESTRA

Tomar sólo dos de las cuatro partes:

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SECADO DE LA MUESTRA

Pesar la muestra seleccionada y llevarla al horno por 24 horas:

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LAVADO DE LA MUESTRA

Después de secar la muestra en el horno se enfría la muestra. Generalmente se usa un ventilador para acelerar el enfriado.

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LAVADO DE LA MUESTRA

Una vez seca y fría la muestra en el horno, ésta se debe pesar. Se anota el peso de la muestra secada al horno

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LAVADO DE LA MUESTRA

Para el lavado de la muestra se usa el siguiente equipo: la malla Nº 200, pipeta, y vasijas.

Febrero 2006

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LAVADO DE LA MUESTRA

Para el lavado de la muestra se usa la malla Nº 200. Se echa la muestra en porciones, de forma que no se pierda partículas mayores a 0.074 mm (diámetro de la malla Nº 200.

Febrero 2006

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SECADO EN EL HORNO

Una vez lavada la muestra por la malla Nº 200, el material retenido debe secarse en el horno por 24 horas. Luego de esa etapa, se enfría la muestra y se pesa. Así se obtiene el peso lavado y secado al horno.

Febrero 2006

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TAMIZADO DE LA MUESTRA

La muestra se echa por la parte superior de la serie de tamices y luego se sacude por espacio de diez a quince minutos. Se debe tener cuidado de no perder material durante el zarandeo.

Febrero 2006

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PESADO DEL MATERIAL RETENIDO

Luego de tamizado se procede a pesar el material retenido en cada malla.

Febrero 2006

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Febrero 2006

DATOS QUE SE OBTIENEN

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DATOS QUE SE OBTIENEN TAMIZ

Peso de la muestra secada al horno (W1):

1366.6

Peso de la muestra lavada

ABERTURA

Peso Retenido

(mm)

(grs)

3"

76.200

2"

50.300

1 1/2"

38.100

80.0

y secada al horno (W2):

918.4

1"

25.400

172.5

W1 - W2 =

448.2

3/4"

19.050

43.2

1/2"

12.700

112.0

3/8"

9.525

58.9

1/4"

6.350

82.0

Nº 4

4.760

32.1

Nº 10

2.000

93.6

Nº 20

0.840

57.5

Nº 30

0.590

22.1

Nº 40

0.426

20.2

Nº 60

0.250

55.0

Nº 100

0.149

55.1

Nº 200

0.074

34.2

Platillo

448.2 Suma:

Febrero 2006

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1366.6 LMS-FIC-UNI

CALCULOS

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% Re tenido =

W malla *100 W1

Donde: W malla : Peso retenido por la malla. W1 : Peso de la muestra secada al horno. Ejemplo para la malla Nº 30:

22.1*100 % Re tenido = = 1 .6 1366.6 Febrero 2006

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CALCULOS

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TAMIZ

ABERTURA

Peso Retenido

% Parcial

(mm)

(grs)

Retenido

3"

76.200

2"

50.300

1 1/2"

38.100

80.0

5.9

1"

25.400

172.5

12.6

3/4"

19.050

43.2

3.2

1/2"

12.700

112.0

8.2

3/8"

9.525

58.9

4.3

1/4"

6.350

82.0

6.0

Nº 4

4.760

32.1

2.3

Nº 10

2.000

93.6

6.8

Nº 20

0.840

57.5

4.2

Nº 30

0.590

22.1

1.6

Nº 40

0.426

20.2

1.5

Nº 60

0.250

55.0

4.0

Nº 100

0.149

55.1

4.0

Nº 200

0.074

34.2

2.5

448.2

32.8

1366.6

100.0

Platillo Suma: Febrero 2006

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CALCULOS

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TAMIZ

Peso Retenido

% Parcial

(mm)

(grs)

Retenido

% Acumulado Retenido

Pasa

3"

76.200

0.0

100.0

2"

50.300

0.0

100.0

1 1/2"

38.100

80.0

5.9

5.9

94.1

1"

25.400

172.5

12.6

18.5

81.5

3/4"

19.050

43.2

3.2

21.6

78.4

1/2"

12.700

112.0

8.2

29.8

70.2

3/8"

9.525

58.9

4.3

34.1

65.9

1/4"

6.350

82.0

6.0

40.1

59.9

Nº 4

4.760

32.1

2.3

42.5

57.5

Nº 10

2.000

93.6

6.8

49.3

50.7

Nº 20

0.840

57.5

4.2

53.5

46.5

Nº 30

0.590

22.1

1.6

55.2

44.8

Nº 40

0.426

20.2

1.5

56.6

43.4

Nº 60

0.250

55.0

4.0

60.7

39.3

Nº 100

0.149

55.1

4.0

64.7

35.3

Nº 200

0.074

34.2

2.5

67.2

32.8

448.2

32.8

100.0

0.0

Platillo

Febrero 2006

ABERTURA

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CURVA GRANULOMETRICA CURVA GRANULOMÉTRICA 100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0 100

10

1

0.1

0.01

ABERTURA (mm)

Febrero 2006

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CURVAS TIPICAS

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Grava mal graduada (GP): CURVA GRANULOMÉTRICA 100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0 100

10

1

0.1

0.01

ABERTURA (mm)

Febrero 2006

Curso Taller de Mecánica de Suelos

LMS-FIC-UNI

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil

Laboratorio de Mecánica de Suelos

CURVAS TIPICAS

Grava bien graduada (GW): CURVA GRANULOMÉTRICA 100.0

90.0

80.0

70.0

60.0

50.0

40.0

30.0

20.0

10.0

0.0 100.000

10.000

1.000

0.100

0.010

ABERTURA (mm)

Febrero 2006

Curso Taller de Mecánica de Suelos

LMS-FIC-UNI

CURVAS TIPICAS

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil

Laboratorio de Mecánica de Suelos

Grava arcillosa (GC): CURVA GRANULOMÉTRICA 100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0 100

10

1

0.1

0.01

ABERTURA (mm)

Febrero 2006

Curso Taller de Mecánica de Suelos

LMS-FIC-UNI

CURVAS TIPICAS

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil

Laboratorio de Mecánica de Suelos

Arena mal graduada (SP): CURVA GRANULOMÉTRICA 100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0 100

10

1

0.1

0.01

ABERTURA (mm)

Febrero 2006

Curso Taller de Mecánica de Suelos

LMS-FIC-UNI

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil

Laboratorio de Mecánica de Suelos

CURVAS TIPICAS

Arena limosa (SM): CURVA GRANULOMÉTRICA 100.0

90.0

70.0

60.0

50.0

40.0

30.0

PORCENTAJE ACUMULADO QUE PASA (%)

80.0

20.0

10.0

0.0 100.000

10.000

1.000

0.100

0.010

ABERTURA (mm)

Febrero 2006

Curso Taller de Mecánica de Suelos

LMS-FIC-UNI

CURVAS TIPICAS

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil

Laboratorio de Mecánica de Suelos

Arena arcillosa (SC): CURVA GRANULOMÉTRICA 100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0 100

10

1

0.1

0.01

ABERTURA (mm)

Febrero 2006

Curso Taller de Mecánica de Suelos

LMS-FIC-UNI

CURVAS TIPICAS

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil

Laboratorio de Mecánica de Suelos

Limo de baja plasticidad (ML): CURVA GRANULOMÉTRICA 100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0 100

10

1

0.1

0.01

ABERTURA (mm)

Febrero 2006

Curso Taller de Mecánica de Suelos

LMS-FIC-UNI

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil

Laboratorio de Mecánica de Suelos

CURVAS TIPICAS

Arcilla de baja plasticidad (CL): CURVA GRANULOMÉTRICA 100.0

90.0

80.0

70.0

60.0

50.0

40.0

30.0

20.0

10.0

0.0 100.000

10.000

1.000

0.100

0.010

ABERTURA (mm)

Febrero 2006

Curso Taller de Mecánica de Suelos

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CURVAS TIPICAS

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil

Laboratorio de Mecánica de Suelos

Arcilla de alta plasticidad (CH): CURVA GRANULOMÉTRICA 100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0 100

10

1

0.1

0.01

ABERTURA (mm)

Febrero 2006

Curso Taller de Mecánica de Suelos

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil

Laboratorio de Mecánica de Suelos

CALCULOS:

FORMULAS DE INTERPOLACION

(% PS − X )( DS − DI ) DX = DS − % PS − % PI Donde: DX DS DI PS PI

Febrero 2006

: Diámetro incógnita (10, 30, 60) : Diámetro de la malla superior : Diámetro de la malla inferior : Porcentaje que pasa por la malla superior : Porcentaje que pasa por la malla inferior

Curso Taller de Mecánica de Suelos

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CALCULOS: EJEMPLO 1

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil

Laboratorio de Mecánica de Suelos

Tamiz

Abertura (mm)

(%) acumulado que pasa

3"

76.200

2"

50.300

1 1/2"

38.100

1"

25.400

3/4"

19.050

1/2"

12.700

3/8"

9.525

100.0

1/4"

6.350

99.2

Nº4

4.760

98.7

Nº10

2.000

97.5

Nº20

0.840

96.1

Nº30

0.590

89.5

Nº40

0.426

68.5

Nº60

0.250

19.8

Nº100

0.149

8.4

Nº200

0.074

4.3

Febrero 2006

Para el D10:

(% PS − 10)( DS − DI ) D10 = DS − % PS − % PI D10 DS DI PS PI

= Incógnita = 0.250 mm = 0.149 mm = 19.80% = 8.4%

(19.80 − 10)(0.250 − 0.149) D10 = 0.250 − 19.80 − 8.40

D10 = 0.163 Curso Taller de Mecánica de Suelos

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CALCULOS: EJEMPLO 1

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil

Laboratorio de Mecánica de Suelos

Tamiz

Abertura (mm)

(%) acumulado que pasa

3"

76.200

2"

50.300

1 1/2"

38.100

1"

25.400

3/4"

19.050

1/2"

12.700

3/8"

9.525

100.0

1/4"

6.350

99.2

Nº4

4.760

98.7

Nº10

2.000

97.5

Nº20

0.840

96.1

Nº30

0.590

89.5

Nº40

0.426

68.5

Nº60

0.250

19.8

Nº100

0.149

8.4

Nº200

0.074

4.3

Febrero 2006

Para el D30:

(% PS − 30)( DS − DI ) D30 = DS − % PS − % PI D30 DS DI PS PI

= Incógnita = 0.426 mm = 0.250 mm = 68.50% = 19.80%

(68.50 − 30)(0.426 − 0.250) D30 = 0.426 − 68.50 − 19.80

D30 = 0.287 Curso Taller de Mecánica de Suelos

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CALCULOS: EJEMPLO 1

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil

Laboratorio de Mecánica de Suelos

Tamiz

Abertura (mm)

(%) acumulado que pasa

3"

76.200

2"

50.300

1 1/2"

38.100

1"

25.400

3/4"

19.050

1/2"

12.700

3/8"

9.525

100.0

1/4"

6.350

99.2

Nº4

4.760

98.7

Nº10

2.000

97.5

Nº20

0.840

96.1

Nº30

0.590

89.5

Nº40

0.426

68.5

Nº60

0.250

19.8

Nº100

0.149

8.4

Nº200

0.074

4.3

Febrero 2006

Para el D60:

(% PS − 60)( DS − DI ) D60 = DS − % PS − % PI D30 DS DI PS PI

= Incógnita = 0.426 mm = 0.250 mm = 68.50% = 19.80%

(68.50 − 60)(0.426 − 0.250) D60 = 0.426 − 68.50 − 19.80

D60 = 0.395 Curso Taller de Mecánica de Suelos

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Laboratorio de Mecánica de Suelos

CALCULOS: EJEMPLO 1

Coeficiente de Uniformidad:

D60 0.395 = = 2.42 CU = D10 0.163 Coeficiente de Curvatura: ( D30 ) 2 (0.287) 2 Cc = = = 1.28 D10 xD60 0.163 x0.395

Febrero 2006

Curso Taller de Mecánica de Suelos

LMS-FIC-UNI

CALCULOS: EJEMPLO 2

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil

Laboratorio de Mecánica de Suelos

Tamiz

Abertura (mm)

(%) acumulado que pasa

3"

76.200

2"

50.300

1 1/2"

38.100

100.0

1"

25.400

81.6

3/4"

19.050

62.8

1/2"

12.700

48.7

3/8"

9.525

40.6

1/4"

6.350

33.0

Nº4

4.760

29.0

Nº10

2.000

19.6

Nº20

0.840

15.4

Nº30

0.590

11.5

Nº40

0.426

9.3

Nº60

0.250

6.8

Nº100

0.149

5.2

Nº200

0.074

4.1

Febrero 2006

Para el D10:

(% PS − 10)( DS − DI ) D10 = DS − % PS − % PI D10 DS DI PS PI

= Incógnita = 0.590 mm = 0.426 mm = 11.50% = 9.30%

(11.50 − 10)(0.59 − 0.426) D10 = 0.590 − 11.50 − 9.30

D10 = 0.478 Curso Taller de Mecánica de Suelos

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CALCULOS: EJEMPLO 2

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil

Laboratorio de Mecánica de Suelos

Tamiz

Abertura (mm)

(%) acumulado que pasa

3"

76.200

2"

50.300

1 1/2"

38.100

100.0

1"

25.400

81.6

3/4"

19.050

62.8

1/2"

12.700

48.7

3/8"

9.525

40.6

1/4"

6.350

33.0

Nº4

4.760

29.0

Nº10

2.000

19.6

Nº20

0.840

15.4

Nº30

0.590

11.5

Nº40

0.426

9.3

Nº60

0.250

6.8

Nº100

0.149

5.2

Nº200

0.074

4.1

Febrero 2006

Para el D30:

(% PS − 30)( DS − DI ) D30 = DS − % PS − % PI D30 DS DI PS PI

= Incógnita = 6.350 mm = 4.760 mm = 33.0% = 29.0%

(33.0 − 30)(6.350 − 4.760) D30 = 06.350 − 33.0 − 29.0

D30 = 5.158 Curso Taller de Mecánica de Suelos

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CALCULOS: EJEMPLO 2

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil

Laboratorio de Mecánica de Suelos

Tamiz

Abertura (mm)

(%) acumulado que pasa

3"

76.200

2"

50.300

1 1/2"

38.100

100.0

1"

25.400

81.6

3/4"

19.050

62.8

1/2"

12.700

48.7

3/8"

9.525

40.6

1/4"

6.350

33.0

Nº4

4.760

29.0

Nº10

2.000

19.6

Nº20

0.840

15.4

Nº30

0.590

11.5

Nº40

0.426

9.3

Nº60

0.250

6.8

Nº100

0.149

5.2

Nº200

0.074

4.1

Febrero 2006

Para el D60:

(% PS − 60)( DS − DI ) D60 = DS − % PS − % PI D30 DS DI PS PI

= Incógnita = 19.050 mm = 12.700 mm = 62.80% = 48.70%

(62.80 − 60)(19.050 − 12.700) D60 = 19.050 − 62.80 − 48.70

D60 = 17.789 Curso Taller de Mecánica de Suelos

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Laboratorio de Mecánica de Suelos

CALCULOS: EJEMPLO 1

Coeficiente de Uniformidad:

D60 17.789 = = 37.20 CU = D10 0.478 Coeficiente de Curvatura: ( D30 ) 2 (5.158) 2 Cc = = = 3.13 D10 xD60 0.478 x17.789

Febrero 2006

Curso Taller de Mecánica de Suelos

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos

TALLER BÁSICO DE MECÁNICA DE SUELOS Análisis Granulométrico por Sedimentación Expositor: Antioco Quiñones Villanueva [email protected] [email protected] [email protected]

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Laboratorio de Mecánica de Suelos

GRANULOMETRIA POR SEDIMENTACION

Análisis Granulométrico Por Sedimentación ASTM D422

El análisis hidrométrico se usa para obtener un estimado de la distribución e basa en la ley de Stokes. Se asume que la ley de Stokes puede ser aplicada a una masa de suelo dispersado, con partículas de varias formas y tamaños. El hidrómetro se usa para determinar el porcentaje de partículas de suelos dispersados, que permanecen en suspensión en un determinado tiempo. Marzo 2006

Curso Taller de Mecánica de Suelos

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Laboratorio de Mecánica de Suelos

GRANULOMETRIA POR SEDIMENTACION

METODOS DE ENSAYOS: METODO A: Se usa si más del 80% del material pasa por la malla Nº 200. Este método se explicará en detalle y más adelante se hará alguna explicación del otro método. METODO B: Si menos del 80% de material es retenido por la malla Nº 200 y/o se encuentre material superior en tamaño a la malla Nº 10. Marzo 2006

Curso Taller de Mecánica de Suelos

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Laboratorio de Mecánica de Suelos

• • • • • • • •

Marzo 2006

EQUIPO

Tamices Nº 10 y Nº 200. Balanza con sensibilidad de 0.1 gramo. Aparato agitador. Hidrómetro 152H. Cilindro de Sedimentación de 1000 cm3. Agente dispersivo (hexametafosfato sodio, NaPO3). Termómetro. Muestra representativa del suelo.

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EQUIPO

Balanza digital

Cilindro de Sedimentación de 1000 cm3. Marzo 2006

Tamiz Nº 10 Curso Taller de Mecánica de Suelos

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Aparato agitador.

Febrero 2006

EQUIPO

Agente dispersivo

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Frasco volumétrico para preparar la mezcla. Marzo 2006

EQUIPO

Hidrómetro 152H y termómetro Curso Taller de Mecánica de Suelos

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PROCEDIMIENTO

FASES DEL ENSAYO: 1. Preparar la muestra. 2. Preparar solución agua mas defloculante. 3. Mezclar solución con la muestra. Dejar reposar. 4. Batir la mezcla. Colocar en el cilindro de sedimentación. 5. Colocar el hidrómetro e iniciar la toma de datos. 6. Calcular Gs de la muestra. 7. Realizar la lectura hidrómetro en agua + defloculante. 8. Realizar la lectura hidrómetro en agua. 9. Correcciones y cálculos.

Marzo 2006

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1. Preparación de la Muestra

• Secar la muestra en el horno. • Tamizar por la malla Nº 10. • Se toma 50 gr de muestra.

Cernido por la malla Nº 10 Marzo 2006

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2. Preparación de la Solución

• Pesar 5.0 gr de defloculante. • Medir 125 ml de agua destilada. • Mezclar ambos componentes. Componentes de la solución.

Agitado de la solución.

Marzo 2006

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3. Mezcla de solución con la muestra

• Mezclar la solución con la muestra. • Se deja reposar para el defloculante penetre en la muestra. • En arenas reposa de 2 a 4 horas. En arcillas reposa 24 horas.

Dejar reposar la mezcla. Marzo 2006

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• • •

4. Batir la mezcla.

Luego de reposar, se coloca la mezcla en el cilindro de la batidora. Añadir 125 ml de agua destilada. Batir la mezcla. Para arenas durante 3 a 4 minutos. Para arcillas, durante 15 minutos.

Se coloca la mezcla en el cilindro de la batidora.

Batir la mezcla.

Marzo 2006

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5. Colocar el hidrómetro.

Laboratorio de Mecánica de Suelos

• Se vierte la mezcla en el cilindro de sedimentación. • Se añade agua destilada hasta completar los 1000 ml. • Se agita el cilindro con la mano por un minuto. Se debe hacer 90 ciclos en ese tiempo. • Se coloca el hidrómetro y inicia la toma de datos. • En cada lectura se lee la temperatura. Marzo 2006

Se añade agua hasta completar los 1000 ml.

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5. Colocar el hidrómetro.

Se agita el cilindro de sedimentación.

Se coloca el hidrómetro. Marzo 2006

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Detalle: hidrómetro y termómetro

Marzo 2006

5. Colocar el hidrómetro.

Detalle: Separación de partículas durante el ensayo. Curso Taller de Mecánica de Suelos

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6. Calcular Gs.

• Hacer el ensayo del peso especifico relativo de sólidos (Gs) con el material que pasa por la malla Nº 10.

Hallar Gs. Marzo 2006

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7 y 8. Realizar lecturas •

a) b)

Marzo 2006

También se requieren como datos la lectura del hidrómetro con: Sólo con agua. Con agua y con defloculante.

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Febrero 2006

DATOS QUE SE OBTIENEN

Curso Taller de Mecánica de Suelos

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DATOS QUE SE OBTIENEN

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Laboratorio de Mecánica de Suelos

Tiempo

ºC

Ct

Rd

Rc

P(%)

R

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

1.00

25.00

52.00

2.00

25.00

49.30

5.00

25.00

43.60

10.00

25.00

39.30

15.00

25.00

36.40

30.00

25.30

32.80

60.00

25.30

29.00

240.00

26.50

22.20

1440.00

25.00

14.50

(min)

Hora de Inicio Peso Suelo Seco (gr) % que pasa la malla N° 10 Coeficiente "a"

Febrero 2006

: : : :

L

L/tiempo

Constante

Diámetro

(cm)

(cm/min)

K

(mm)

(8)

(9)

(10)

(11)

13:03:00 p.m. Peso especifico relativo de sólidos (Ss) 50.0 % que pasa la malla N° 200 Lectura Hidrómetro en agua (Cm) Lectura Hidrómetro en agua + defloculante (Cd)

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: : : :

2.746 0.5 5.0

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CALCULO COLUMNA 3

CORRECCION POR TEMPERATURA (Ct): Se debe corregir por temperatura con la siguiente Tabla. Note que en 20 ºC, la corrección es cero. (Temp °C) 15 16 17 18 19 20 21 22

Febrero 2006

Ct -1.1 -0.9 -0.7 -0.5 -0.3 0.00 0.20 0.40

(Temp °C) 23 24 25 26 27 28 29 30

Curso Taller de Mecánica de Suelos

Ct 0.70 1.00 1.30 1.65 2.00 2.50 3.05 3.80

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CALCULO COLUMNA 3

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Ahora se presenta la columna Nº 3, ya llenada. Tiempo

ºC

Ct

Rd

(1)

(2)

(3)

(4)

1.00

25.00

1.300

52.00

2.00

25.00

1.300

49.30

5.00

25.00

1.300

43.60

10.00

25.00

1.300

39.30

15.00

25.00

1.300

36.40

30.00

25.30

1.405

32.80

60.00

25.30

1.405

29.00

240.00

26.50

1.825

22.20

1440.00

25.00

1.300

14.50

(min)

Febrero 2006

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CALCULO COLUMNA 5

Lectura del hidrómetro corregido (Rc): Rc = Rd – Cd + Ct Donde: Rc = Lectura del hidrómetro corregido. Rd = Lectura del hidrómetro Cd = Lectura del hidrómetro en agua mas defloculante. Ct = Corrección por temperatura

Febrero 2006

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LMS-FIC-UNI

CALCULO COLUMNA 5

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil

Laboratorio de Mecánica de Suelos

Ahora se presenta la columna Nº 5, ya llenada. Tiempo

ºC

Ct

Rd

Rc

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

1.00

25.00

1.300

52.00

48.3000

2.00

25.00

1.300

49.30

45.6000

5.00

25.00

1.300

43.60

39.9000

10.00

25.00

1.300

39.30

35.6000

15.00

25.00

1.300

36.40

32.7000

30.00

25.30

1.405

32.80

29.2050

60.00

25.30

1.405

29.00

25.4050

240.00

26.50

1.825

22.20

19.0250

1440.00

25.00

1.300

14.50

10.8000

(min)

Febrero 2006

Curso Taller de Mecánica de Suelos

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil

Laboratorio de Mecánica de Suelos

CALCULO COLUMNA 6

Cálculo del Porcentaje más fino, P(%):

Rc * a *100 P(%) = Ws

Donde: Rc = Lectura del hidrómetro corregido. a = Corrección por gravedad especifica. Ws = Peso seco de la muestra. Gs = Peso especifico de sólidos.

Gs (1.65) a= (Gs − 1)2.65 Febrero 2006

Curso Taller de Mecánica de Suelos

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CALCULO COLUMNA 6

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil

Laboratorio de Mecánica de Suelos

Ahora se presenta la columna Nº 6, ya llenada. a = 0.9793 Tiempo

ºC

Ct

Rd

Rc

P(%)

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

1.00

25.00

1.300

52.00

48.3000

94.596

2.00

25.00

1.300

49.30

45.6000

89.308

5.00

25.00

1.300

43.60

39.9000

78.144

10.00

25.00

1.300

39.30

35.6000

69.723

15.00

25.00

1.300

36.40

32.7000

64.043

30.00

25.30

1.405

32.80

29.2050

57.198

60.00

25.30

1.405

29.00

25.4050

49.756

240.00

26.50

1.825

22.20

19.0250

37.261

1440.00

25.00

1.300

14.50

10.8000

21.152

(min)

Febrero 2006

Curso Taller de Mecánica de Suelos

LMS-FIC-UNI

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil

Laboratorio de Mecánica de Suelos

CALCULO COLUMNA 7

Lectura del hidrómetro corregido sólo por menisco (R) : R = Rd + Cm Donde: R = Lectura del hidrómetro corregido por menisco. Rd = Lectura del hidrómetro. Cm= Lectura del hidrómetro en agua.

Febrero 2006

Curso Taller de Mecánica de Suelos

LMS-FIC-UNI

CALCULO COLUMNA 7

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil

Laboratorio de Mecánica de Suelos

Ahora se presenta la columna Nº 7, ya llenada. Tiempo

ºC

Ct

Rd

Rc

P(%)

R

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

1.00

25.00

1.300

52.00

48.3000

94.596

52.50

2.00

25.00

1.300

49.30

45.6000

89.308

49.80

5.00

25.00

1.300

43.60

39.9000

78.144

44.10

10.00

25.00

1.300

39.30

35.6000

69.723

39.80

15.00

25.00

1.300

36.40

32.7000

64.043

36.90

30.00

25.30

1.405

32.80

29.2050

57.198

33.30

60.00

25.30

1.405

29.00

25.4050

49.756

29.50

240.00

26.50

1.825

22.20

19.0250

37.261

22.70

1440.00

25.00

1.300

14.50

10.8000

21.152

15.00

(min)

Febrero 2006

Curso Taller de Mecánica de Suelos

LMS-FIC-UNI

CALCULO COLUMNA 8

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil

Laboratorio de Mecánica de Suelos

Cálculo de longitud de hidrómetro (L) :

En función del valor de R, se puede calcular el valor de L (cm) con la siguiente Tabla: R 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Febrero 2006

L (cm) 16.3 16.1 16.0 15.8 15.6 15.5 15.3 15.2 15.0 14.8 14.7 14.5 14.3 14.2 14.0 13.8 13.7 13.5 13.3 13.2 13.0

R 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41

L (cm) 12.9 12.7 12.5 12.4 12.2 12.0 11.9 11.7 11.5 11.4 11.2 11.1 10.9 10.7 10.5 10.4 10.2 10.1 9.9 9.7 9.6

R 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60

L (cm) 9.4 9.2 9.1 8.9 8.8 8.6 8.4 8.3 8.1 7.9 7.8 7.6 7.4 7.3 7.1 7.0 6.8 6.6 6.5

Curso Taller de Mecánica de Suelos

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CALCULO COLUMNA 8

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil

Laboratorio de Mecánica de Suelos

Ahora se presenta la columna 8 ya llenada: Tiempo

L

ºC

Ct

Rd

Rc

P(%)

R

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

1.00

25.00

1.300

52.00

48.3000

94.596

52.50

7.700

2.00

25.00

1.300

49.30

45.6000

89.308

49.80

8.140

5.00

25.00

1.300

43.60

39.9000

78.144

44.10

9.080

10.00

25.00

1.300

39.30

35.6000

69.723

39.80

9.740

15.00

25.00

1.300

36.40

32.7000

64.043

36.90

10.220

30.00

25.30

1.405

32.80

29.2050

57.198

33.30

10.840

60.00

25.30

1.405

29.00

25.4050

49.756

29.50

11.450

240.00

26.50

1.825

22.20

19.0250

37.261

22.70

12.560

1440.00

25.00

1.300

14.50

10.8000

21.152

15.00

13.800

(min)

Febrero 2006

Curso Taller de Mecánica de Suelos

(cm)

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CALCULO COLUMNA 9

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil

Laboratorio de Mecánica de Suelos

Cálculo del valor L/t: La columna 9 es la división de la Columna 8 / Columna 1: L

L/tiempo

(cm)

(cm/min)

(7)

(8)

(9)

94.596

52.50

7.700

7.7000

45.6000

89.308

49.80

8.140

4.0700

43.60

39.9000

78.144

44.10

9.080

1.8160

1.300

39.30

35.6000

69.723

39.80

9.740

0.9740

25.00

1.300

36.40

32.7000

64.043

36.90

10.220

0.6813

30.00

25.30

1.405

32.80

29.2050

57.198

33.30

10.840

0.3613

60.00

25.30

1.405

29.00

25.4050

49.756

29.50

11.450

0.1908

240.00

26.50

1.825

22.20

19.0250

37.261

22.70

12.560

0.0523

1440.00

25.00

1.300

14.50

10.8000

21.152

15.00

13.800

0.0096

Tiempo

ºC

Ct

Rd

Rc

P(%)

R

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

1.00

25.00

1.300

52.00

48.3000

2.00

25.00

1.300

49.30

5.00

25.00

1.300

10.00

25.00

15.00

(min)

Febrero 2006

Curso Taller de Mecánica de Suelos

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CALCULO COLUMNA 10

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil

Laboratorio de Mecánica de Suelos

El valor de K puede hallarse de la siguiente Tabla, en función de la temperatura y el peso especifico de sólidos. Temperatura T (ºC) 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Febrero 2006

2.50 0.0151 0.0149 0.0148 0.0145 0.0143 0.0141 0.0140 0.0138 0.0137 0.0135 0.0133 0.0132 0.0130 0.0129 0.0128

2.55 0.0148 0.0146 0.0144 0.0143 0.0141 0.0139 0.0137 0.0136 0.0134 0.0133 0.0131 0.0130 0.0128 0.0127 0.0126

Gravedad Especifica de Sólidos 2.60 2.65 2.70 2.75 0.0146 0.0144 0.0141 0.0139 0.0144 0.0142 0.0140 0.0138 0.0142 0.0140 0.0138 0.0136 0.0140 0.0138 0.0136 0.0134 0.0139 0.0137 0.0134 0.0133 0.0137 0.0135 0.0133 0.0131 0.0135 0.0133 0.0131 0.0129 0.0134 0.0132 0.0130 0.0128 0.0132 0.0130 0.0128 0.0126 0.0131 0.0129 0.0127 0.0125 0.0129 0.0127 0.0125 0.0124 0.0128 0.0126 0.0124 0.0122 0.0126 0.0126 0.0123 0.0121 0.0125 0.0123 0.0121 0.0120 0.0124 0.0122 0.0120 0.0118

Curso Taller de Mecánica de Suelos

2.80 0.0137 0.0136 0.0134 0.0132 0.0131 0.0129 0.0128 0.0126 0.0125 0.0123 0.0122 0.0120 0.0119 0.0118 0.0117

2.85 0.0136 0.0134 0.0132 0.0131 0.0129 0.0127 0.0126 0.0124 0.0123 0.0122 0.0120 0.0119 0.0117 0.0116 0.0115

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CALCULO COLUMNA 10

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil

Laboratorio de Mecánica de Suelos

Ahora se presenta la columna 10 ya llenada: Tiempo

L

L/tiempo

Constante

(cm)

(cm/min)

K

(7)

(8)

(9)

(10)

94.596

52.50

7.700

7.7000

0.012516

45.6000

89.308

49.80

8.140

4.0700

0.012516

43.60

39.9000

78.144

44.10

9.080

1.8160

0.012516

1.300

39.30

35.6000

69.723

39.80

9.740

0.9740

0.012516

25.00

1.300

36.40

32.7000

64.043

36.90

10.220

0.6813

0.012516

30.00

25.30

1.405

32.80

29.2050

57.198

33.30

10.840

0.3613

0.012484

60.00

25.30

1.405

29.00

25.4050

49.756

29.50

11.450

0.1908

0.012484

240.00

26.50

1.825

22.20

19.0250

37.261

22.70

12.560

0.0523

0.012312

1440.00

25.00

1.300

14.50

10.8000

21.152

15.00

13.800

0.0096

0.012516

ºC

Ct

Rd

Rc

P(%)

R

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

1.00

25.00

1.300

52.00

48.3000

2.00

25.00

1.300

49.30

5.00

25.00

1.300

10.00

25.00

15.00

(min)

Febrero 2006

Curso Taller de Mecánica de Suelos

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Laboratorio de Mecánica de Suelos

CALCULO COLUMNA 11

Ahora ya podemos encontrar el diámetro equivalente:

L D=K t En nuestra Tabla, es el producto de la columna 10 por la raíz cuadrada de la columna 9.

Febrero 2006

Curso Taller de Mecánica de Suelos

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CALCULO COLUMNA 11

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Laboratorio de Mecánica de Suelos

Ahora se presenta la columna 11 ya llenada: L

L/tiempo

Constante

Diámetro

(cm)

(cm/min)

K

(mm)

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

94.596

52.50

7.700

7.7000

0.012516

0.0347

45.6000

89.308

49.80

8.140

4.0700

0.012516

0.0253

43.60

39.9000

78.144

44.10

9.080

1.8160

0.012516

0.0169

1.300

39.30

35.6000

69.723

39.80

9.740

0.9740

0.012516

0.0124

25.00

1.300

36.40

32.7000

64.043

36.90

10.220

0.6813

0.012516

0.0103

30.00

25.30

1.405

32.80

29.2050

57.198

33.30

10.840

0.3613

0.012484

0.0075

60.00

25.30

1.405

29.00

25.4050

49.756

29.50

11.450

0.1908

0.012484

0.0055

240.00

26.50

1.825

22.20

19.0250

37.261

22.70

12.560

0.0523

0.012312

0.0028

1440.00

25.00

1.300

14.50

10.8000

21.152

15.00

13.800

0.0096

0.012516

0.0012

Tiempo

ºC

Ct

Rd

Rc

P(%)

R

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

1.00

25.00

1.300

52.00

48.3000

2.00

25.00

1.300

49.30

5.00

25.00

1.300

10.00

25.00

15.00

(min)

Febrero 2006

Curso Taller de Mecánica de Suelos

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Laboratorio de Mecánica de Suelos

GRAFICO P(%) vs D (mm)

Con la columna 6 y la columna 11 se puede preparar una gráfica de P(%) vs. Diámetro (mm), el cual vendría a ser la curva granulométrica del material que pasa por la malla Nº 200. 100.0 80.0 60.0 40.0 20.0

1.0000

0.1000

0.0100

0.0 0.0010

Porcentaje que pasa (%)

Curva Granulometrica

Diámetro (mm)

Febrero 2006

Curso Taller de Mecánica de Suelos

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos

TALLER BÁSICO DE MECÁNICA DE SUELOS

Clasificación de suelos: SUCS y AASHTO

Expositor: Wilfredo Gutiérrez Lazares [email protected]

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CLASIFICACIÓN SUCS

Laboratorio de Mecánica de Suelos

SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACION

Marzo 2006

NOMBRES TIPICOS

CRITERIOS DE CLASIFICACION PARA SUELOS GRANULARES

GW

Gravas bien gradadas, mezclas gravosas, poco o ningun fino

Cu > 4 1 < Cc < 3

GP

Gravas pobremente gradadas,`mezclas gravaarena, pocos o ningun fino

GM

Gravas limosas, mezcla grava- arena-limo

GC

Gravas arcillosas, mezcla gravo-arenoarcillosas

SW

Arenas bien gradadas, arenas gravosas, pocos o ningun fino

SP

Arenas pobremente gradadas, arenas gravosas, pocos o ningun fino

SM

Arenas limosas mezcla de arena-limo

Límites de Atteberg por debajo de la linea A ó Ip < 4

SC

Arenas arcillosas, mezclas arena-arcilla

Límites de Atteberg por encima de la linea A ó Ip > 7

ML

Limos inorgánicos y arena muy finas, polvo de roca, arenas finas limosas o arcillosas, o limos arcillosos con poca plasticidad

CL

Arcillas inorganicas de plasticidad baja a media, arcillas N gravosas, arcillas arenosas, 200= 35.84 arcillas limosas, arcillas magras.

OL

Limos organicos,L.L.= arcillas21.93 limosas orgánicas de baja plasticidadI.P.= 8.10

MH

Limos inorganicos, suelos limosos o arenosos finos micaceos o diatomaceos, suelos elasticos.

CH

Arcillas organicas de alta plasticidad, arcillas grasas.

OH

Arcillas organicas de plasticidad media a alta, limos orgánicos

Pt

Límites de Atteberg por debajo de la linea A o Ip A los materiales sobre 7 Cu > 6 1 < Cc < 3 No cumple todos los requisitos de gradadcion para SW Si el material está en la zona sombreada con 4 < Ip < 7 se considera de frontera y se les asigna doble símbolo

1, Determinar el porcentaje de arenas y gravas de la curva granulometrica. 2, Dependiendo del porcentaje de fino (fracción menor que el tamiz No 200 los suelos gruesos se clasifican como sigue: Menos del 5% - GW, GP, SW, SP Mas del Cu = ---

CLASIFICACION SUCS

st ici da d

Cc = ---

Pl a

N 4= 81.06

No cumple todos los requisitos de gradadcion para GW

de

Arenas Limpias (poco o ningun fino) Arenas con finos (cantidad apreciable de finos) limos y arcillas (Límite líquido wl50

SIMBOLO DE GRUPO

Ca rta

Gravas Limpias (poco o ningun fino) Gravas con finos (cantidad apreciable de finos)

Gravas (mas de la mitad de la fracción gruesa es mayor que el tamiz No 4) Arenas (mas de la mitad de la fracción gruesa es menor que el tamiz No 4) Suelos Altamente orgánicos

Suelos de grano fino (mas del 50 % del material pasa el tamiz No 200

Suelos de grano grueso (mas del 50 % del material es mayor en tamaño que el tamiz No 200

DIVISIONES MAYORES

Turba o otros suelos altamente organicos

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CASO PARA SUELOS DE GRANO FINO

Marzo 2006

limos y arcillas (Límite líquido wl50 Suelos Altamente orgánicos

Suelos de grano fino (mas del 50 % del material pasa el tamiz No 200

DIVISIONES MAYORES

SIMBOLO DE GRUPO

NOMBRES TIPICOS

ML

Limos inorgánicos y arena muy finas, polvo de roca, arenas finas limosas o arcillosas, o limos arcillosos con poca plasticidad

CL

Arcillas inorganicas de plasticidad baja a media, arcillas gravosas, arcillas arenosas, arcillas limosas, arcillas magras.

OL

Limos organicos, arcillas limosas orgánicas de baja plasticidad

MH

Limos inorganicos, suelos limosos o arenosos finos micaceos o diatomaceos, suelos elasticos.

CH

Arcillas organicas de alta plasticidad, arcillas grasas.

OH

Arcillas organicas de plasticidad media a alta, limos orgánicos

Pt

CRITERIOS DE CLASIFICACION PARA SUELOS GRANULARES 1, Determinar el porcentaje de arenas y gravas de la curva granulometrica. 2, Dependiendo del porcentaje de fino (fracción menor que el tamiz No 200 los suelos gruesos se clasifican como sigue: Menos del 5% - GW, GP, SW, SP Mas del 12 % - GM, GC, SM, SC De 5 a 12 % - casos frontera que requieren doble símbolo

Carta de Plasticidad

Turba o otros suelos altamente organicos

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Carta de Plasticidad

60

Indice de Plasticidad, Ip (%)

50 CH-OH

40

30

MH-OH

CL-OL

20

10

ML-OL CL-ML

0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Limite Líquido, LL(% )

Marzo 2006

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Limite Plastico

Prueba Nº Frasco Nº Nº de golpes 1 2 3 4 5 6

Peso del Frasco+ Suelo humedo(gr) Peso del Frasco+ Suelo seco(gr) Peso de agua (1-2) (gr) Peso del frasco (gr) Peso del suelo seco (2-4) (gr) Contenido de humedad (3/5*100)(%)

1º

2º

1º

2º

41

6x

26

26

65 40 34.8

24.7

24.7

1.3

Limite Líquido

3º

4º

23 28 32.1

6 23 33.4

72 12 29.5

32.5

29.6

30.7

26.8

1.3

2.3

2.5

2.7

2.7

18.3 6.4

18.3 6.4

24.5 8

21.3 8.3

21.9 8.8

18.8 8

20.31

20.31

28.75

30.12

30.68

33.75

LP= 20.31 IP= 10.27

LL= 30.58 Carta de Plasticidad

Indice de Plasticidad, Ip (%)

60

50 CH-OH

40

30 CL-OL

20

MH-OH

10 ML-OL CL-ML

0

( ver otros ejemplos en excel ) Marzo 2006

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0

10

20

30

40

50

60

70

80

Limite Líquido, LL(%)

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90

100

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Tamices

Abertura

Peso

%Retenido

%Retenido

% que

ASTM

en mm.

Retenido

Parcial

Acumulado

Pasa

3"

76.200

2 1/2"

63.500

2"

50.600

1 1/2"

38.100

1"

25.400

3/4"

19.050

45.60

4.7

4.7

95.3

1/2"

12.700

27.50

2.8

7.5

92.5

3/8"

9.525

41.00

4.2

11.8

88.2

No4

4.760

69.68

7.2

18.9

81.1

10

2.000

60.55

6.2

25.2

74.8

20

0.840

32.92

3.4

28.6

71.4

40

0.420

24.77

2.6

31.1

68.9

60

0.250

48.35

5.0

36.1

63.9

80

0.180

88.87

9.2

45.3

54.7

100

0.149

59.35

6.1

51.4

48.6

200

0.074

124.00

12.8

64.2

35.8

pasa

Marzo 2006

100.0

347.71

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CURVA GRANULOMETRICA 3" 21/ 2" 2" 11/ 2"

1"

3/ 4"

1/ 2" 3/ 8"

1/ 4" Nº4

8 10

16

20

30

40

50 60

80 100

200

L. Líquido

100

:

21.9

80 L. Plástico

70

:

13.8

60 50 Ind. Plástico

:

8.1

40 30 20 10

0.010

0.100

1.000

10.000

100.000

0

ABERTURA (m m )

Marzo 2006

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% QUE PASA EN PESO

90

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DETERMINACION DE LIMITE LIQUIDO 23.50

% de Humedad

23.00

22.50

22.00

21.50

21.00

Numero de golpes

10

Resultados Límite Líquido 21.93 Límite Plástico 13.83 Ind. Plástico 8.10

Marzo 2006

100

OBSERVACIONES :

................................................................... ................................................................... ...................................................................

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CASO PARA SUELOS DE GRANO GRUESO SIMBOLO DE GRUPO

DIVISIONES MAYORES

Suelos de grano grueso (mas del 50 % del material es mayor en tamaño que el tamiz No 200

Marzo 2006

Gravas (mas de la mitad de la fracción gruesa es mayor que el tamiz No 4)

Arenas (mas de la mitad de la fracción gruesa es menor que el tamiz No 4)

NOMBRES TIPICOS

CRITERIOS DE CLASIFICACION PARA SUELOS GRANULARES

Gravas Limpias (poco o ningun fino)

GW

Gravas bien gradadas, mezclas gravosas, poco o ningun fino

GP

Gravas pobremente gradadas,`mezclas grava-arena, pocos o ningun fino

Gravas con finos (cantidad apreciable de finos)

GM

Gravas limosas, mezcla grava- arena-limo

Límites de Atteberg por debajo de la linea A o Ip < 4

GC

Gravas arcillosas, mezcla gravo-arenoarcillosas

Límites de Atteberg por encima de la línea A ó Ip > 7

Arenas Limpias (poco o ningun fino)

SW

Arenas bien gradadas, arenas gravosas, pocos o ningun fino

SP

Arenas pobremente gradadas, arenas gravosas, pocos o ningun fino

Arenas con finos (cantidad apreciable de finos)

SM

Arenas limosas mezcla de arena-limo

Límites de Atteberg por debajo de la linea A ó Ip < 4

SC

Arenas arcillosas, mezclas arena-arcilla

Límites de Atteberg por encima de la linea A ó Ip > 7

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Cu > 4 1 < Cc < 3 No cumple todos los requisitos de gradadcion para GW

A los materiales sobre la linea A con 4 < Ip < 7 se considera de frontera y se les asigna doble símbolo

Cu > 6 1 < Cc < 3 No cumple todos los requisitos de gradadcion para SW Si el material está en la zona sombreada con 4 < Ip < 7 se considera de frontera y se les asigna doble símbolo

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Carta de Plasticidad CARTA DE PLASTICIDAD

60

LL 0 29.58904 0 25.47945 25.47945 100 15.7777777 74.6666667 20 25.47945 8 12.4444444 50 50 13.83

Indice de Plasticidad, Ip (%)

50

40

30

20

LL= 21.93 LP= 13.83 I P= 8.10

IP 7 7 4 4 4 58.4 7 60 0 4 0 4 0 CL-OL 60 8.10

10

CH-OH

Clasificación

SUCS:

MH-OH

SC

ML-OL CL-ML

0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Limite Líquido, LL(%)

(ver otros ejemplos en ../carta de plasticidad) Marzo 2006

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CLASIFICACIÓN SUCS

(VER PROGRAMA DE CLASIFICACIÓN)

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CLASIFICACIÓN AASHTO

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CLASIFICACION GENERAL

MATERIALES GRANULARES (35% O MENOS DEL TOTAL PASA EL TAMIZ NO 200)

A-1

CLASIFICACION DE GRUPO

A-1-a

A-1-b

74.8 68.9 35.8

50 max 30 max 15 max

50 max 25 max

21.9 8.1

6 max

6 max

A-3

A-2

MATERIALES LIMO-ARCILLOSOS (MAS DEL 35% DEL TOTAL PASA EL TAMIZ No 200)

A-4

A-5

A-6

35 max

36 min

36 min

41 min 11 min

40 max 10 max 8 max

A-2-4

A-2-5

A-2-6

A-2-7

51 min 10 max

35 max

35 max

35 max

N.P.

40 max 10 max

41 min 10 max

40 max 11 min

A-7 A-7-5

A-7-6

36 min

36 min

36 min

41 min 10 max

40 max 11 min

41 min 11`min

41 min 11`min

12 max

16 max

20 max

20 max

Porcentaje de material que pasa el tamiz No 10 No 40 No 200 Caracteristicas de la fraccion que pasa el tamiz No 40 Limite líquido Indice plástico Indice de Grupo

Marzo 2006

0

0

0

0

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4 max

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TALLER BÁSICO DE MECÁNICA DE SUELOS NORMA TECNICA DE EDIFICACIONES E.050

Suelos y Cimentaciones

Capítulos 1 y 2 Expositor: Wilfredo Gutiérrez Lazares [email protected]

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N.T. DE EDIFICACIONES E.050

PROYECTO DE LA NORMA TÉCNICA DE EDIFICACIÓN E.050 SUELOS Y CIMENTACIONES 01 de diciembre del 2004

Elaborado por: COMITÉ ESPECIALIZADO DE LA NTE E.050 Secretario Técnico: Ing. Pablo Medina Quispe Participantes: • • • • • • •

Marzo 2006

Ministerio Transportes, Comunicaciones, Vivienda y Construcción Pontificia Universidad Católica del Perú Sociedad Peruana de Geotecnia Colegio de Ingenieros del Perú Geotecnia y Pavimentos Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas – UPC SENCICO

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CAPÍTULO 1 GENERALIDADES • • • • • • •

OBJETIVO ÁMBITO DE APLICACIÓN OBLIGATORIEDAD DE LOS ESTUDIOS ESTUDIOS DE MECÁNICA DE SUELOS (EMS) ALCANCE DEL EMS RESPONSABILIDAD PROFESIONAL POR EL EMS RESPONSABILIDAD POR APLICACIÓN DE LA NORMA • RESPONSABILIDAD DEL SOLICITANTE

Marzo 2006

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OBJETIVO • Establecer requisitos para la ejecución de EMS • Para Cimentación de Edificaciones y otras obras • Asegurar estabilidad y permanencia de las obras Marzo 2006

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ÁMBITO DE APLICACIÓN • Todo el territorio nacional. • Exigencias de esta Norma se consideran mínimas. • No se aplica en casos de fenómenos de geodinámica externa • No se aplica en casos de presunción de existencia de ruinas arqueológicas; galerías u oquedades subterráneas de origen natural o artificial. • En estos casos deberán efectuarse estudios específicos que confirmen y solucionen dichos problemas Marzo 2006

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OBLIGATORIEDAD DE LOS ESTUDIOS • • • • • • • Marzo 2006

Edificaciones para servicios Edificación de 1 a 3 pisos, con más de 500 m2 de área techada en planta. Edificación de 4 o más pisos de altura. Edificaciones industriales, fábricas, talleres, etc. Edificaciones especiales con peligro de falla. Edificación que requiera pilotes, pilares o plateas de fundación. Edificación adyacente a taludes o suelos inestables. Curso Taller de Mecánica de Suelos

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ESTUDIOS DE MECÁNICA DE SUELOS (EMS)

•Aquellos que cumplen con la presente Norma •Basados en el metrado de cargas •Cumplen los requisitos para el Programa de Investigación

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ALCANCE DEL EMS • El EMS es válido sólo para el área y tipo de obra indicado • No podrán emplearse en otros terrenos o para otras edificaciones.

Marzo 2006

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RESPONSABILIDAD PROFESIONAL EN EMS

• El EMS es firmado por el PR • El PR es responsable del contenido y conclusiones del EMS • El PR no podrá delegar a terceros dicha responsabilidad. Marzo 2006

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RESPONSABILIDAD POR APLICACIÓN DE LA NORMA • Las Entidades (ejecutan obras y otorgan Licencia de Construcción) son responsables de hacer cumplir la Norma. • No autorizarán ejecución de obras, sin EMS

Marzo 2006

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RESPONSABILIDAD DEL SOLICITANTE

• Facilitar la información necesaria. • Garantizar el libre acceso al terreno.

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CAPITULO 2 ESTUDIOS

• • • •

Marzo 2006

INFORMACIÓN PREVIA TÉCNICAS DE INVESTIGACIÓN PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN INFORME DEL EMS

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INFORMACIÓN PREVIA

• Requerida para ejecutar el EMS. • Es proporcionada por el solicitante del EMS • Otros datos serán obtenidos por el PR.

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…información previa

• •

• Marzo 2006

Del terreno a investigar Plano de ubicación y accesos. Plano topográfico con curvas de nivel (linderos, usos del terreno, obras anteriores, obras existentes, situación y disposición de acequias y drenajes y ubicación prevista para las obras). La situación legal del terreno. Curso Taller de Mecánica de Suelos

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…información previa • • • •

Marzo 2006

De la obra a cimentar Número de pisos, cotas, áreas, estructura, sótanos, luces y cargas estimadas. Casos especiales; cargas concentradas, maquinaria pesada o vibraciones, etc. Movimientos de tierras ejecutados y previstos. Programa de Investigación Mínimo (PIM) del EMS, según la Tabla. Curso Taller de Mecánica de Suelos

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…información previa

TIPO DE ESTRUCTURA

APORTICADA DE ACERO PÓRTICOS Y/O MUROS DE CONCRETO MUROS PORTANTES DE ALBAÑILERÍA BASES DE MÁQUINAS Y SIMILARES ESTRUCTURAS ESPECIALES OTRAS ESTRUCTURAS

TABLA N° 2.1.2 TIPO DE EDIFICACIÓN DISTANCIA N° DE PISOS MAYOR (Incluidos los sótanos) ENTRE APOYOS • 4a8 9 a 12 ≤3 (m)

> 12

< 12

C

C

C

B

< 10

C

C

B

A

< 12

B

A

---

---

Cualquiera

A

---

---

---

Cualquiera

A

A

A

A

Cualquiera

B

A

A

A

Cuando la distancia sobrepasa la indicada, se clasificará en el tipo de edificación inmediato superior. TANQUES ELEVADOS Y SIMILARES

Marzo 2006

≤ 9 m de altura B

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> 9 m de altura A

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…información previa

• • • • • Marzo 2006

Otras informaciones Usos anteriores; cultivo, cantera, minera, botadero, relleno sanitario, etc. Construcciones antiguas, restos arqueológicos u obras semejantes que puedan afectar al EMS. Datos disponibles sobre EMS efectuados. De ser posibles tipo y nivel de cimentación. Capacidad portante, deformabilidad y/o la estabilidad del terreno. Curso Taller de Mecánica de Suelos

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TÉCNICAS DE INVESTIGACIÓN • Ensayo de penetración estándar SPT • Clasificación de suelos (SUCS) • Densidad in-situ; cono de arena, nuclear, balón de jebe, etc. • Penetración cuasiestática; cono y cono de fricción • Clasificación de suelos (visual, manual) Marzo 2006

• Capacidad portante; carga estática. • Corte por veleta; suelos cohesivos • Penetrómetro dinámico (DPL) • Muestreo por perforaciones con barrena • Perforación de núcleos de roca

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…técnicas de investigación Cono Dinámico Tipo Peck • Las barras (AW) y punta usadas en el ensayo SPT, se reemplazará por un cono de 6,35 cm (2.5”) de diámetro y 60º de ángulo en la punta. Marzo 2006

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TABLA N°2.2.2 APLICACIÓN Y LIMITACIONES DE LOS ENSAYOS Ensayos In Norma Situ Aplicable

SPT

DPSH

CPT

DPL

Veleta de (3) Campo

Prueba de carga

Marzo 2006

NTP339. 133 (ASTM D1586) UNE 103 – 801:1994 NTP 339.148 (ASTM D3441) NTP 339.159 (DIN 4094) NTP 339.155 (ASTM D2573) NTP 339.153 (ASTM D1194)

Aplicación Recomendada

Aplicación Restringida

Aplicación No Permitida Técnica de Tipo de (1) Investigación Suelo

Tipo de Parámetro a Técnica de (1) (2) Investigación Suelo obtener

Tipo de (1) Suelo

Perforación

SW, SP, SM, SC-SM

N

Perforación

CL, ML, SC, MH, CH

Calicata

Lo restant e

Auscultación

SW, SP, SM, SC-SM

Cn

---

CL, ML, SC, MH, CH

Calicata

Lo restant e

Auscultación.

Todos excepto gravas

qc, fc

---

---

Calicata

Gravas

Auscultación.

SP

n

Calicata

Lo restant e

Perforación/ Calicata

CL, ML, CH, MH

Cu, St

Técnica de Investigación

---

Suelos granula- Asentamient res y o. vs. rocas Presión blandas

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Auscultación. SW, SM

---

---

---

Lo restant e

---

---

---

---

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N.T. DE EDIFICACIONES E.050 TABLA N° 2.2.4

TIPO DE MUESTRA

FORMAS DE OBTENER Y TRANSPORTAR

Mib NTP 339.151 (ASTM D4220)

Bloques

Mit NTP 339.169 (ASTM D1587)

Mab NTP 339.151 (ASTM D4220)

Mah NTP 339.151 (ASTM D4220)

Marzo 2006

ESTADO DE LA MUESTRA

CARACTERÍSTICAS

Inalterada

Debe mantener inalteradas las propiedades físicas y mecánicas del suelo en su estado natural al momento del muestreo (Aplicable solamente a suelos cohesivos, rocas blandas o suelos granulares suficientemente cementados para permitir su obtención).

Con bolsas de plástico

Alterada

Debe mantener inalterada la granulometría del suelo (partículas menores de 75 mm) en su estado natural al momento del muestreo.

En lata sellada

Alterada

Debe mantener inalterado el contenido de agua.

Tubos de pared delgada

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ENSAYOS DE LABORATORIO • • • • • • • • • Marzo 2006

Contenido de Humedad Análisis Granulométrico Límite Líquido y Límite Plástico Peso Específico Relativo de Sólidos Clasificación Unificada (SUCS) Densidad Relativa Peso volumétrico de suelo cohesivo Límite de Contracción Ensayo de Proctor Modificado

• • • • • • • • • • •

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Descripción Visual-Manual Sales Solubles Totales Consolidación Unidimensional Colapsibilidad Potencial Compresión Triaxial UU Compresión Triaxial CD Compresión no Confinada Expansión o Asentamiento Corte Directo Contenido de Cloruros Contenido de Sulfatos

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PROGRAMA DE INVESTIGACION a) Condiciones de Frontera b) Número “n” de puntos de Investigación c) Profundidad “p” mínima a alcanzar c-1) Cimentación Superficial c-2) Cimentación Profunda. d) Distribución de los puntos de Investigación e) Número y tipo de muestras a extraer f) Ensayos a realizar “in situ” y en el laboratorio Marzo 2006

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…programa de investigación

TABLA N° 2.3.2 NÚMERO DE PUNTOS DE INVESTIGACION Tipo de edificación A B C Urbanizaciones

Marzo 2006

Número de puntos de investigación (n) 1 cada 225 m2 1 cada 450 m2 1 cada 800 m2 3 por cada Ha. de terreno habilitado

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N.T. DE EDIFICACIONES E.050

Profundidad “p” mínima de Investigación – zapatas superficiales

Edificación sin sótano

p = Df + z PRIMER PISO

Df

Z = 1.5B

Marzo 2006

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N.T. DE EDIFICACIONES E.050

Profundidad “p” mínima de Investigación – bajo sótano Edificación con sótano

p = h + Df + z PRIMER PISO

h

SOTANO

Df

Z = 1.5B

Marzo 2006

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N.T. DE EDIFICACIONES E.050

Profundidad “p” mínima de Investigación – en plateas o solados

Df

P > 3.0 m

Marzo 2006

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N.T. DE EDIFICACIONES E.050

Profundidad “p” de Investigación Cimentaciones Profundas

p = h + Df + z

Marzo 2006

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N.T. DE EDIFICACIONES E.050

INFORME DEL EMS Memoria Descriptiva a) Resumen de las Condiciones de Cimentación b) Información Previa c) Exploración de Campo d) Ensayos de Laboratorio e) Perfil de Suelos f) Nivel de la Napa Freática g) Análisis de la Cimentación h) Efecto del Sismo Marzo 2006

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N.T. DE EDIFICACIONES E.050

Planos y Perfiles de Suelos TABLA N° 2.4.2 TÉCNICAS DE INVESTIGACIÓN TÉCNICA DE INVESTIGACIÓN

Marzo 2006

SÍMBOLO

Pozo o Calicata

C–n

Perforación

P–n

Trinchera

T–n

Auscultación

A–n

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N.T. DE EDIFICACIONES E.050

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SIMBOLOGÍA DE SUELOS

SUELOS GRANULARES

DIVISIONES MAYORES

Marzo 2006

GRAVA Y SUELOS GRAVOSOS

SÍMBOLO SUCS

GRÁFICO

DESCRIPCIÓN

GW

GRAVA BIEN GRADUADA

GP

GRAVA MAL GRADUADA

GM

GRAVA LIMOSA

GC

GRAVA ARCILLOSA

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N.T. DE EDIFICACIONES E.050

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…simbología de suelos DIVISIONES MAYORES

SUELOS FINOS

LIMOS Y ARCILLAS (LL < 50)

LIMOS Y ARCILLAS (LL > 50)

SUELOS ALTAMENTE ORGÁNICOS

Marzo 2006

SÍMBOLO SUCS

GRÁFICO

DESCRIPCIÓN

ML

LIMO INORGÁNICO DE BAJA PLASTICIDAD

CL

ARCILLA INORGÁNICA DE BAJA PLASTICIDAD

OL

LIMO ORGÁNICO O ARCILLA ORGÁNICA DE BAJA PLASTICIDAD

MH

LIMO INORGÁNICO DE ALTA PLASTICIDAD

CH

ARCILLA INORGÁNICA DE ALTA PLASTICIDAD

OH

LIMO ORGÁNICO O ARCILLA ORGÁNICA DE ALTA PLASTICIDAD

Pt

TURBA Y OTROS SUELOS ALTAMENTE ORGÁNICOS.

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TALLER BÁSICO DE MECÁNICA DE SUELOS Ensayo de Corte Directo Expositor: Antioco Quiñones Villanueva [email protected] [email protected] [email protected]

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CORTE DIRECTO

Ensayo de Corte Directo ASTM D 3080

El ensayo de corte directo permite encontrar los parámetros de resistencia de un suelo (cohesión y ángulo de fricción).

Marzo 2006

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EQUIPO Equipo de Corte Directo Para Suelos Granulares: Equipo mecánico. Se usa en suelos granulares.

Marzo 2006

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EQUIPO

Equipo de Corte Directo Residual: Totalmente electrónico. Permite mayores deformaciones. Se usa en suelos finos. Marzo 2006

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Marzo 2006

MOLDE DE CORTE

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EQUIPO

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Balanza electrónica Tallador: lado 6 cm. área de corte 36 cm2. altura 2 cm. volumen 72 cm3. Compactador. Espátulas, arco de sierra nivel de burbuja.

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Tallador para muestra de Corte con su compactador para muestras remoldeadas.

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Preparación de muestras

Muestra inalterada: Se corta una muestra un poco mayor al tamaño del tallador.

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Preparación de muestras

Muestra inalterada: Se coloca el tallador en la parte superior. Se corta poco a poco en los bordes.

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Preparación de muestras

Muestra inalterada: Luego se talla por los bordes del tallador.

Marzo 2006

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Preparación de muestras

Muestra inalterada: Poco a poco se introduce el tallador.

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Preparación de muestras

Muestra inalterada: Luego que el tallador pasa en su totalidad, se debe cortar por los extremos.

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Preparación de muestras

Muestra remoldeada: Pesar la cantidad de muestra de acuerdo al peso especifico y contenido de humedad proporcionado por el solicitante. Dividir el peso total en tres partes.

Marzo 2006

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Preparación de muestras

Muestra remoldeada: Compactar en tres capas. Se debe cuidar que el material pesado no disminuya del nivel correspondiente. Marzo 2006

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Conservación de la muestra

Todo tipo de muestra debe conservarse en un recipiente que conserve la humedad hasta el momento que sea ensayada.

Marzo 2006

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Montaje de la muestra

Se debe colocar sobre la parte inferior de la celda de corte, en orden: a) La base ranurada, b) Dos piedras porosas, c) Un papel filtro. Marzo 2006

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Montaje de la muestra

Vista de perfil

Vista de planta

Colocar la parte superior de la celda, cuidando que los agujeros de mismo diámetro estén alineados y atornillar. Marzo 2006

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Montaje de la muestra

Cubrir con el pistón alineándose al tallador, papel filtro y metal poroso. Luego aplicar unos golpes hasta que la muestra llegue al fondo, sin compactar. Retirar el tallador. Marzo 2006

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Montaje de la muestra

Muestra colocada en el molde de corte directo. En la parte superior se ha colocado el papel filtro, el metal poroso y la tapa del molde. Marzo 2006

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Preparación del equipo

Este equipo aplica la presión normal por carga muerta a través de un brazo de palanca que amplifica la carga de las pesas por diez. Para continuar con el ensayo se debe seguir el siguiente procedimiento: a.

b.

Marzo 2006

Colocar el brazo en posición horizontal con ayuda del nivel de burbuja. Para que no se incline al colocar las pesas, ajustar la manivela al tope, cuidando siempre mantener la horizontalidad del brazo. Una vez seguro poner las pesas que generarán la presión normal del ensayo, que generalmente es 0,5 Kg/cm2, 1,0 Kg/cm2 o 1,5 Kg/cm2. Para este modelo de equipo la carga que se coloca en el extremo equivale la décima parte de la fuerza aplicada sobre el área (36 cm2) de la celda de corte. Curso Taller de Mecánica de Suelos

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σ

Preparación del equipo

σ ! !

Marzo 2006

!"

!"

#

#

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Preparación del equipo

Vista en planta del lugar del equipo donde se ha de colocar la celda de corte. Marzo 2006

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Preparación del equipo

Colocación de la celda de corte en el equipo. Marzo 2006

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Preparación del equipo

Celda de corte ya colocada en el equipo. Marzo 2006

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Febrero 2006

DATOS QUE SE OBTIENEN

Dial de

Deform.

Dial de

Deform.

Dial de

Deform.

Carga

Tang.

Carga

Tang.

Carga

Tang.

(div)

div.

(div)

div.

(div)

div.

7.0 15.0 21.0 22.0 25.0 27.0 28.0 29.0 30.0 31.0 32.0 34.0 35.0 35.0 36.0 36.0 36.0 35.0

25 50 75 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800

13.0 25.0 36.0 41.0 48.0 51.0 53.0 55.0 57.0 58.0 59.0 61.0 63.0 64.0 64.0 64.0 64.0 64.0

25 50 75 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800

34.0 49.0 61.0 68.0 74.0 80.0 84.0 86.0 87.0 89.0 91.0 93.0 94.0 94.0 94.0 94.0 94.0 94.0

25 50 75 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800

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CALCULO ESFUERZO DE CORTE

El esfuerzo de corte para cada punto se calcula con la siguiente relación:

k * ld E= A Donde: E = esfuerzo de corte. K = constante del anillo de carga. 0.315 para el equipo de corte residual. ld = lectura de la columna dial de carga. A = área del molde. Febrero 2006

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CALCULO ESFUERZO DE CORTE

Ejemplo para la fila Nº 1 (carga 0.50 kg/cm2):

0.315 * 7.0 E= = 0.0619 35.62 Ejemplo para la fila Nº 3 (carga 1.00 kg/cm2):

0.315 * 36.0 E= = 0.3184 35.62 Febrero 2006

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CALCULO ESFUERZO DE CORTE

Ejemplo para la fila Nº 5 (carga 1.50 kg/cm2):

0.315 * 74.0 E= = 0.6545 35.62 Ejemplo para la fila Nº 7 (carga 0.50 kg/cm2):

0.315 * 28.0 E= = 0.2476 35.62 Febrero 2006

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Cálculo de deformación tangencial

La deformación tangencial para cada punto se calcula con la siguiente relación:

Def = LecDef * 0.001 Donde: Def = Deformación tangencial (cm). LecDef = Lectura del dial de deformación tangencial.

Febrero 2006

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Cálculo de deformación tangencial

Ejemplo para la fila Nº 1 (carga 0.50 kg/cm2):

Def = 25 * 0.001 = 0.025 Ejemplo para la fila Nº 3 (carga 1.00 kg/cm2):

Def = 75 * 0.001 = 0.075

Febrero 2006

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Cálculo de deformación tangencial

Ejemplo para la fila Nº 5 (carga 1.50 kg/cm2):

Def = 150 * 0.001 = 0.150 Ejemplo para la fila Nº 7 (carga 0.50 kg/cm2):

Def = 250 * 0.001 = 0.250

Febrero 2006

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RESULTADOS

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Dial de Deform. Esfuerzo

Deform.

Dial de

Deform.

Esfuerzo Deform.

Dial de

Deform.

Esfuerzo

Deform.

Carga

Tang.

Corte

Tang.

Carga

Tang.

Corte

Tang.

Carga

Tang.

Corte

Tang.

(div)

div.

(kg/cm2)

(cm)

(div)

div.

(kg/cm2)

(cm)

(div)

div.

(kg/cm2)

(cm)

7.0 15.0 21.0 22.0 25.0 27.0 28.0 29.0 30.0 31.0 32.0 34.0 35.0 35.0 36.0 36.0 36.0 35.0

25 50 75 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800

0.0619 0.1327 0.1857 0.1946 0.2211 0.2388 0.2476 0.2565 0.2653 0.2742 0.2830 0.3007 0.3095 0.3095 0.3184 0.3184 0.3184 0.3095

0.03 0.05 0.08 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80

13.0 25.0 36.0 41.0 48.0 51.0 53.0 55.0 57.0 58.0 59.0 61.0 63.0 64.0 64.0 64.0 64.0 64.0

25 50 75 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800

0.1150 0.2211 0.3184 0.3626 0.4245 0.4510 0.4687 0.4864 0.5041 0.5130 0.5218 0.5395 0.5572 0.5660 0.5660 0.5660 0.5660 0.5660

0.03 0.05 0.08 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80

34.0 49.0 61.0 68.0 74.0 80.0 84.0 86.0 87.0 89.0 91.0 93.0 94.0 94.0 94.0 94.0 94.0 94.0

25 50 75 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800

0.3007 0.4334 0.5395 0.6014 0.6545 0.7075 0.7429 0.7606 0.7694 0.7871 0.8048 0.8225 0.8313 0.8313 0.8313 0.8313 0.8313 0.8313

0.03 0.05 0.08 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80

Febrero 2006

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Gráficos

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1.00 0.90

Esfuerzo Corte (kg/cm 2)

0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

Deform ación Tangencial (cm )

Deformación Tangencial vs. Esfuerzo de Corte Febrero 2006

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Gráficos

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1.00

Resultados:

0.90

Esfuerzo de Corte (kg/cm

2

)

0.80

Cohesión: c = 0.06 kg/cm2

0.70 0.60 0.50 0.40

Angulo de fricción: = 27.2º

0.30 0.20 0.10 0.00 0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

Esfuerzo Norm al (kg/cm 2)

Esfuerzo Normal vs. Esfuerzo de Corte Máximo Febrero 2006

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TALLER BÁSICO DE MECÁNICA DE SUELOS Resistencia al Esfuerzo Cortante

Expositor: Wilfredo Gutiérrez Lazares [email protected]

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ESFUERZO CORTANTE

El corte se producirá en tanto el elemento involucrado lo permita. A veces la acción de cortar se presenta con mucha facilidad y depende de los materiales, tanto el que genera el corte como el que se resiste a ser cortado.

Marzo 2006

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ESFUERZO CORTANTE

En algunos casos el elemento que genera el corte no logra su objetivo con facilidad. En este caso el elemento es varias veces mas resistente que la fuerza que se aplica para ser cortado, sin lograr su objetivo.

Marzo 2006

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ESFUERZO CORTANTE

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En la mecánica de suelos, el elemento que genera el corte es la ESTRUCTURA que transmite una carga determinada; y el elemento resistente a ser cortado, corresponde al SUELO de CIMENTACIÓN. La comparación entre ambos, evalúa características de resistencia al corte o resistencia cortante. ANALOGÍA: Carga transmitida al terreno, por la Estructura.

caja

Material solicitado por las cargas. Suelo de cimentación.

esponja

Marzo 2006

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ESFUERZO CORTANTE

Una estructura de mayor carga genera deformación en el terreno de cimentación. Este último tolerará las cargas y sus incrementos hasta que sus características de resistencia lo permita.

Marzo 2006

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Peso de la estructura

ESFUERZO CORTANTE Área de contacto

N (carga de estructura)

b

Suelo de cimentación

Tensión repartida en el terreno

La carga transmitida al terreno dividida entre el área de contacto, es igual al esfuerzo transmitido. Si este esfuerzo genera el corte en el terreno, entonces se está evaluando la resistencia al esfuerzo cortante.

Marzo 2006

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ESFUERZO CORTANTE

El incremento de carga de la estructura presiona al terreno hasta el punto de generar el corte en el material, restando un trabajo homogéneo del suelo. Marzo 2006

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A

D

B

C

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ESFUERZO CORTANTE

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Carga Q

A

D

B

Marzo 2006

Asentamiento o deformación C

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ESFUERZO CORTANTE Acomodo de partículas en la masa de suelo compactado, al cual se someterá a carga.

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ESFUERZO NORMAL Carga o Esfuerzo

P Pmax

Asentamiento o Deformación

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ESFUERZO TANGENCIAL

N Carga o Esfuerzo Cortante

Pmax

N

Asentamiento o Deformación

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EQUIPOS DE ESFUERZO CORTANTE

CORTE DIRECTO

TRIAXIAL Marzo 2006

PRENSA DE CBR

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CORTE DIRECTO

Parámetros de Resistencia:

Marzo 2006

¢= 26.9 º C= 0.13 kg/cm2

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TRIAXIAL CU

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140 160

Esfuerzo Desviador (Kpa)

120

140

100

120

80

100

80

60

60

40 40

20 20

0 0

3

6

9

Deform ación Norm al (%)

Marzo 2006

12

15

18

0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

D ef o r mació n ( %)

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TRIAXIAL CU

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CIRCULO DE MOHR

Esfuerzos Cortantes (Kpa)

100

80

60

40

20

0 0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

Esfuerzos Axial (Kpa)

Parámetros de Resistencia: Marzo 2006

C (Kpa) : 7.0 € (°) : 11.1

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COMPACTACIÓN DE SUELOS CURVA DENSIDAD SECA vs HUMEDAD

2.350 Densidad Seca (gr/cm 3 )

2.330 2.310 2.290 2.270 2.250 2.230 2.210 2.190 0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

Humedad (%)

Para cada variación de contenido de humedad se determina la densidad correspondiente. La gráfica permite hallar el valor máximo de dicha densidad a la cual le corresponde un óptimo contenido de humedad. Marzo 2006

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PROCTOR Y CBR

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Laboratorio de Mecánica de Suelos

CURVA DENSIDAD SECA vs. HUMEDAD 4000.0 2.280

3500.0

2.240

3000.0

2.220

2.200

2.180

2.160

2.140 2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

10.0

11.0

Presió n (lb s/p u lg 2 )

Densidad Seca (gr/cm3)

2.260

2500.0

2000.0

1500.0

Humedad (%)

1000.0

913

523

500.0 192

0.0 0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Penetracion (pulg.)

Marzo 2006

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CBR

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CURVA: DENSIDAD SECA vs. C.B.R. 2.280 2.260

Densidad Seca (gr/cm3)

2.240 2.220 2.200 2.180 CB R al 95% M DS

2.160 2.140 2.120 2.100 2.080 10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

C.B.R.(%)

CBR = 80 Mr = ( (CBR/0.0624) 1/1.176)/0.007 (psi) =62,888 psi Marzo 2006

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TALLER BÁSICO DE MECÁNICA DE SUELOS NORMA TECNICA DE EDIFICACIONES E.050

Suelos y Cimentaciones Capítulos 3, 4, 5 y 6 Expositor: Wilfredo Gutiérrez Lazares [email protected]

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N.T. DE EDIFICACIONES E.050

CAPITULO 3 ANALISIS DE LAS CONDICIONES DE CIMENTACION •CARGAS A UTILIZAR •ASENTAMIENTO TOLERABLE •CAPACIDAD DE CARGA •FACTOR DE SEGURIDAD FRENTE A UNA FALLA POR CORTE •PRESIÓN ADMISIBLE

Marzo 2006

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N.T. DE EDIFICACIONES E.050

CARGAS A UTILIZAR • • • •

Marzo 2006

Cargas de Servicio. Asentamiento en suelos granulares: (CM + CV + CE) Asentamientos en suelos cohesivos: (CM + 0.5 CV) Asentamientos, en edificaciones con sótanos: (CM + SC + Wlosa – Wsuelo)

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N.T. DE EDIFICACIONES E.050

ASENTAMIENTO TOLERABLE • El EMS indicará el asentamiento tolerable • El Asentamiento Diferencial no genere una distorsión angular mayor que la indicada en la Tabla. • En suelos granulares el asentamiento diferencial será el 75% del asentamiento total. Marzo 2006

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TALLER BÁSICO DE MECÁNICA DE SUELOS Próctor Modificado Próctor Estándar

Expositor: Luisa Shuan Lucas

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DEFINICIÓN COMPACTACIÓN

La compactación es un proceso de estabilización mecánica del suelo que mejora sus propiedades como son: - Aumento de densidad - Disminución de la relación de vacíos - Disminución de la deformabilidad - Disminución de permeabilidad - Aumento de resistencia al corte

Febrero 2006

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VARIABLES

La compactación depende de varios factores como por ejemplo: - Tipo de suelo - Distribución granulomètrica - Forma de partículas - Energía de compactación - contenido de humedad

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OBJETIVO

Desarrollar un método de ensayo para determinar la relación entre el contenido de humedad y el peso unitario seco compactado con una energía de compactación determinada. El objetivo de la prueba es determinar el contenido de humedad para el cual el suelo alcanza su máxima densidad seca

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ENERGÍA DE COMPACTACIÓN

Laboratorio de Mecánica de Suelos

La energía de compactación en el ensayo de laboratorio, se define como:

N * n *W * h Ec = V Donde: E c = Energía de compactación, depende del tipo de ensayo N = N° de golpes por capa n = N° de capas W = Peso del pisón H = Altura de caída del pisón V = Volumen del suelo compactado

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PROCTOR MODIFICADO

ASTM D 1557 Proctor Modificado Ec = W = h = N = n = V =

Energía de Compactación Peso del martillo Altura de caída del martillo Número de golpes por capas Número de capas volumen del molde cm3

= 56,250 Lb.ft/ft3. = 10 lb = 18 pulgadas = depende del molde =5 = depende del método de prueba

Suelo y Molde a Utilizar Método A Método B Pasa la malla No. 4. Pasa la malla 3/8” Molde 4 Pulg.diam. Molde 4 pulg. Diam. V = 1/30 pie 3 V = 1/30 pie3 N = 25 golpes/capa N = 25 golpes/capa

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Método C Pasa la malla ¾”. Molde 6 “ pulg. diam V = 1/13.3 pie3 N = 56 golpes/capa

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PROCTOR ESTANDAR

ASTM D 696 Proctor Estándar Ec = W = h = N = n = V =

Energía de Compactación Peso del martillo Altura de caída del martillo Número de golpes por capas Número de capas volumen del molde cm3

= 12,300 Lb.ft/ft3. = 5.5 lb = 12 pulgadas = depende del molde =3 = depende del método de prueba

Suelo y Molde a Utilizar Método A Método B Pasa la malla No. 4. Pasa la malla 3/8” Molde 4 Pulg.diam. Molde 4 pulg. Diam. V = 1/30 pie 3 V = 1/30 pie3

Método C Pasa la malla ¾”. Molde 6 pulg. diam V =1/13.3 pie3

N = 25 golpes/capa

N = 56 golpes/capa

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N = 25 golpes/capa Curso Taller de Mecánica de Suelos

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EQUIPO BÁSICO

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EQUIPO PROCTOR MODIFICADO

•Molde cilíndrico de material rígido con base de apoyo y collarín. •Probeta graduada de 500 cm3. •Pisón de 10 lb. de peso con 18 pulgadas de caída libre. •Balanza de 0.1 gr. De precisión •Horno de secado •Regla recta de metal rígido de 10 pulgadas. •Tamices de 2”, ¾", 3/8", y Nº4. •Herramientas diversas como, bandeja, taras, cucharas, paleta, espátula, etc.

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DETERMINACIÓN DEL MÉTODO

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ASTM D 1557 Proctor Modificado METODO

% ACUM. RETENIDO N°4

A

20%

B

> 20%

C

-

% ACUM. RETENIDO 3/8”

% ACUM. RETENIDO 3/4”

MATERIAL A USAR

-

-

Pasa N°4

-

Pasa 3/8”

20% > 20%

30%

Pasa ¾”

-Aplicable a material con 30% máximo retenido en tamiz ¾” -Si el material tiene mas del 5% en peso de tamaño mayor al utilizado en la prueba, se debe corregir los resultados. Febrero 2006

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PROCEDIMIENTO

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PROCEDIMIENTO

Secar el material si este estuviera húmedo, puede ser al aire libre o al horno. Tamizar a través de las mallas 2”, ¾”, 3/8” y N°4 para determinar el mètodo de prueba.

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PROCEDIMIENTO

Preparar 4 ó 5 muestras de 6kg. para el método C y de 3 Kg. si se emplea el método A ó B. Agregar agua y mezclar uniformemente. Cada punto de prueba debe tener un incremento de humedad constante.

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PROCEDIMIENTO

Colocar la primera capa en el molde y aplicarle 25 ó 56 golpes según el método de ensayo. Los golpes deben ser aplicados en toda el área, girando el pisón adecuadamente. Cada golpe debe ser aplicado en caída libre, soltar el pisòn en el tope. De igual forma completar las cinco capas

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PROCEDIMIENTO

La última capa debe quedar en el collarín de tal forma que luego pueda enrasarse. Enrasar el molde con una regla metálica quitando previamente el collarín. Retirar la base y registrar el peso del suelo + molde

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PROCEDIMIENTO

Luego de pesado, extraer el suelo y tomar una muestra para el contenido de humedad, como mínimo 500 gr. para material granular tomada de la parte central del molde. Llevar las muestras al horno para determinar la humedad . Repetir el procedimiento para un mínimo de 4 puntos compactados a diferentes contenidos de humedad, dos de los cuales quedan en el lado seco de la curva y los otros dos en el lado húmedo.

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CÁLCULO

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Una vez determinados los contenido de humedad de cada muestra hallar la densidad seca de cada punto :

γm γd = 1+ ω Donde: γm = densidad húmeda = peso suelo húmedo /volumen ω = contenido de humedad

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GRÁFICO

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CURVA DENSIDAD SECA vs HUMEDAD γdmáx

3

Densidad Seca (gr/cm )

2.300 2.260 2.220 2.180 2.140

O.C.H

2.100 0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

Humedad (% ) Determinar:

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γdmáx = Densidad Seca Máxima O.C.H = Optimo contenido de humedad Curso Taller de Mecánica de Suelos

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VALORES TÍPICOS

Curvas típicas de compactación para suelos diferentes Febrero 2006

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VARIACIÓN CON ENERGÍA DE COMPACTACIÓN

Curvas de Compactación Proctor Estándar y Modificada para un limo arcilloso (método A).

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VALORES TÍPICOS

Rango aproximado de OCH vs. Tipo de suelo Tipo de suelo

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Valor probable ( % ) OCH Ensayo Proctor Modificado

Grava tipo afirmado

4-8

Arena

6 - 10

Arena limosa

8 - 12

Limo

11 - 15

Arcilla

13 - 21

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APLICACIÓN

La compactación de suelos se aplica en toda obra de terraplenado, para mejorar su estabilidad. 1. Conformación de rellenos controlados. 2. Para apoyo a una estructura. 3. Como sub - base para carreteras y ferrocarriles o aeropuertos. 4. Diques o presas de tierra.

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TALLER BÁSICO DE MECÁNICA DE SUELOS

C.B.R. Expositor: Luisa Shuan Lucas

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DEFINICIÓN

CBR

CALIFORNIA BEARING RATIO ASTM D1883

Desarrollado por la División de Carreteras de California en 1929. Se emplea en el diseño de pavimentos y para evaluar la resistencia al corte de materiales que conforman las capas de un pavimento

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•

DEFINICIÓN

El CBR, está definido como el esfuerzo requerido para que un pistón normalizado penetre en el suelo a una profundidad determinada, comparado con el esfuerzo requerido para que el pistón penetre hasta esa misma profundidad en una muestra patrón consistente en piedra chancada.

C arg a unitaria del ensayo CBR = ( ) x100 (%) C arg a unitaria patrón

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C.B.R.

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VALORES EN PIEDRA CHANCADA DE ALTA CALIDAD Penetración mm

2.5 5.0 7.5 10.0 12.7

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pulg

Carga Unitaria Patrón

0.10 0.20 0.30 0.40 0.50

Mpa

6.9 10.3 13.0 16.0 18.0

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Psi

1,000 1,500 1,900 2,300 2,600

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C.B.R.

Se calcula el CBR para 0.1” y 0.2” son semejantes. Generalmente se adopta el valor para 0.1” Pero el CBR correspondiente a 0.2” es muy superior al CBR correspondiente al 0.1”, deberá repetirse el ensayo.

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EQUIPO

Para la Compactación - Molde de diám.= 6”, altura de 7” a 8” y un collarín de 2”. - Disco espaciador de acero diám. 5 15/16” y alt. 2.5” - Pisón Peso 10 lb. y altura de caída 18”. - Trípode y extensómetro con aprox. 0.001”. - Pesas de plomo anular de 5 lbs c/u (2 pesas). Para la prueba de penetración - Pistón sección circular área= 3 pulg2. - Aparato para aplicar la carga: Prensa hidráulica con anillo de carga. V = 0.05 pulg/min. - Equipo misceláneo: Balanza, horno, tamices, papel filtro, tanques para inmersión de muestra a saturar, cronómetro, extensómetros, etc.

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EQUIPO DE COMPACTACIÓN

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EQUIPO PARA COMPACTACIÓN

Pisón Peso 10 lb. y altura de caída 18”.

Disco espaciador de acero diám. 5 15/16” y alt. 2.5”

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EQUIPO

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Trípode y extensómetro con aprox. 0.001”.

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EQUIPO PARA COMPACTACIÓN

• Sobrecargas Metálicas Una anular y las restantes ranuradas, con peso de 2.27 Kg. (5 lb.) cada una, Febrero 2006

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EQUIPO

Aparato para aplicar la carga: Prensa hidráulica con anillo de carga. V = 0.05 pulg/min.

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EQUIPO

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Molde, Cuarteador, Mezclador, Cápsulas, Probetas, Espátulas, Discos de Papel Filtro Febrero 2006

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EQUIPO

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PROCEDIMIENTO

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•

Se prepara la muestra necesaria. Previamente se debe haber efectuado el ensayo proctor modificado.

•

Se calcula una cantidad suficiente para moldear tres muestras.

•

Los moldes se compactan con el óptimo contenido de humedad obtenido con el ensayo proctor modificado

Febrero 2006

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•

•

•

Febrero 2006

PROCEDIMIENTO

Se preparan los tres moldes CBR y se colocan a las placas de base. Hay que colocar un disco espaciador sobre la placa de la base de cada molde. Se compacta cada molde a diferente energía de compactación. La energía de compactación se controla con el N° de golpes y serán de 56, 25 y 10 golpes por capa respectivamente.

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PROCEDIMIENTO

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•

Luego de compactado, se enrasa y se retira de la placa de base.

•

Se gira el molde de modo que la parte superior quede abajo, se retira el disco espaciador y queda un espacio para luego colocar la sobrecarga.

•

Se fija de nuevo a la placa de base. Luego la muestra está preparada para la etapa de saturación.

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PROCEDIMIENTO

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•

Se coloca un papel filtro sobre la parte superior de la muestra. Luego se sitúa la placa perforada con vástago ajustable y sobre ella se coloca las pesas de sobrecarga.

•

El trípode con el cuadrante medidor de deformaciones se coloca sobre el canto del molde y se ajusta al vástago de la placa perforada. Se registra la lectura y se quita el trípode.

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PROCEDIMIENTO

•

Se sumerge el molde en un recipiente con agua y se deja saturar durante cuatro días. Colocar el soporte de trípode sobre la muestra todos los días y tomar nota la lectura de la expansión.

•

Después de cuatro días, se saca el molde, se deja drenar durante 15 minutos aproximadamente.

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• •

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PROCEDIMIENTO

Se quitan las pesas, la placa perforada y el papel filtro. Se colocan nuevamente las pesas de sobrecarga y se prepara para la etapa de penetración.. Curso Taller de Mecánica de Suelos

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PROCEDIMIENTO

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•

Se coloca el molde sobre el soporte de carga de la prensa y se ajusta de manera que el pistón quede centrado con la muestra.

•

Se coloca en cero el indicador de presión del anillo de carga y el dial de deformación.

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PROCEDIMIENTO

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•

La velocidad de penetración del pistón en el suelo es de 0.05 de pulgada por minuto. La velocidad se controla por tiempo con un cronómetro.

•

Se registran las lecturas de la presión a 0.025, 0.050, 0.075, 0.100, 0.200, 0.300, 0.400, y 0.500 pulgadas de penetración.

•

Luego de terminada la prueba, se retira las sobrecargas, se recupera el suelo ensayado y se toma muestra para determinar la humedad final

Febrero 2006

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•

Febrero 2006

GRÁFICO

Se traza una curva presión - penetración en escala aritmética. El CBR se calcula para 0.1 y 0.2 pulgadas de penetración con las presiones correspondientes.

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•

GRÁFICO

Si la curva tiene la curvatura con mas de dos puntos de inflexión, se debe efectuar la corrección trazando una tangente en el punto de mayor pendiente y se prolonga hasta la base para obtener un cero corregido. Luego se leen los valores de carga corregidos para 0.1 pulgadas de penetración y 0.2 pulgadas de penetración

Febrero 2006

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GRÁFICO

Curva de CBR Vs. Densidad Seca

Febrero 2006

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EJEMPLO

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PENETRACION

K 10.304 PENETRACIONPRESION MOLDE 1 EN PULG PATRON DIAL PRESION 0.025 28.0 96.2 0.050 70.0 240.4 0.075 124.0 425.9 0.100 1000 185.0 635.4 0.150 310.0 1,064.7 0.200 1500 443.0 1,521.6 0.250 525.0 1,803.2 0.300 1900 614.0 2,108.9 0.400 2300 820.0 2,816.4 0.500 2600 1,011.0 3,472.4

Febrero 2006

MOLDE 2 DIAL PRESION 15.0 51.5 39.0 134.0 69.0 237.0 122.0 419.0 217.0 745.3 301.0 1,033.8 374.0 1,284.6 452.0 1,552.5 589.0 2,023.0 712.0 2,445.5

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MOLDE 3 DIAL PRESION 7.0 24.0 18.0 61.8 32.0 109.9 60.0 206.1 105.0 360.6 146.0 501.5 186.0 638.8 217.0 745.3 277.0 951.4 339.0 1,164.4

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EJEMPLO

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Laboratorio de Mecánica de Suelos

3 5 0 0 .0

3 0 0 0 .0

2

Presión (lbs/pulg )

2 5 0 0 .0

2 0 0 0 .0

1 5 0 0 .0

1 0 0 0 .0

876 637

5 0 0 .0

310

0 .0 0 .0

0 .1

0 .2

0 .3

0 .4

0 .5

P e n e t r a c io n ( p u lg .)

Febrero 2006

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EJEMPLO

Laboratorio de Mecánica de Suelos

COMPACTACION

Prueba Nº Nº de capas Nºde golpes por capa Peso del molde + Suelo compacto (gr) Peso del Molde (gr) Peso suelo compacto (gr) Volumen del Molde (cm3) Densidad Humeda (gr/cm3) Densidad seca (gr/cm3) Contenido de humedad(%)

Febrero 2006

1 5 56 8901.0 3937.0 4964.0 2111.0 2.351 2.204 6.7

Curso Taller de Mecánica de Suelos

2 5 25 8825.0 4052.0 4773.0 2101.0 2.272 2.130 6.6

3 5 10 8519.0 3975.0 4544.0 2095.0 2.169 2.034 6.7

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EJEMPLO

Laboratorio de Mecánica de Suelos

CURVA DENSIDAD SECA vs. HUMEDAD

CURVA: DENSIDAD SECA vs. C.B.R.

2.260

2.210

3

Densidad Seca (gr/cm )

2.200

3

Densidad Seca (gr/cm )

2.220

2.190

2.180

2.180

2.140 CBR al 95% MDS

2.100

2.060

2.020

2.170 0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

20

30

50

60

70

80

90

100

C.B.R.(% )

Humedad (%)

Febrero 2006

40

Curso Taller de Mecánica de Suelos

LMS-FIC-UNI

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil

Laboratorio de Mecánica de Suelos

APLICACIÓN

Clasificación de suelos para uso en Pavimentos Sistema de Clasificación Clasificación general

usos

0-3

muy pobre

3-7 7 - 20

CBR

Unificado

AASHTO

subrasante

OH,CH,MH,OL

A5,A6,A7

pobre a regular

subrasante

OH,CH,MH,OL

A4,A5,A6,A7

regular

sub-base

OL,CL,ML,SC

A2,A4,A6,A7

SM,SP 20 50

> 50

Febrero 2006

bueno

excelente

base,subbase

GM,GC,W,SM

A1b,A2-5,A3

SP,GP

A2-6

GW,GM

A1-a,A2-4,A3

base

Curso Taller de Mecánica de Suelos

LMS-FIC-UNI