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INFORME DE ENSAYOS DE LABORATORIO Y CLASIFICACION DE SUELOS

INFORME TECNICO

CRISTIAN DAVID AMAYA NIÑO

SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE LABORATORIO DE SUELOS YOPAL 2018 INFORME DE ENSAYOS DE LABORATORIO Y CLASIFICACION DE SUELOS

INFORME TECNICO

CRISTIAN DAVID AMAYA NIÑO

PRESENTADO A: INGENIERA RAQUEL SUEREZ BENITEZ

SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE LABORATORIO DE SUELOS YOPAL 2018

TABLA DE CONTENIDO INTRODUCCIÓN.........................................................................................................................8 2

1.

DESCRIPCIÓN DEL SITIO................................................................................................9

2.

PROCEDIMIENTOS DE TRABAJOS DE CAMPO.......................................................10 2.1.

PROCEDIMIENTO DE EXCAVACION DEL SITIO..................................................10

2.1.1.

REFERENCIAS......................................................................................................10

2.1.2.

OBJETIVO..............................................................................................................11

2.1.3.

EQUIPO Y HERRAMIENTAS...............................................................................11

2.1.4.

PROCEDIMIENTO.................................................................................................11

2.1.5.

ELEMENTOS DE PROTECCIÓN PERSONAL....................................................12

2.1.6.

RESULTADOS........................................................................................................12

2.2.

PROCEDIMIENTO PERFIL ESTRATIGRÁFICO......................................................13

2.2.1.

REFERENCIAS......................................................................................................13

2.2.2.

OBJETIVO..............................................................................................................13

2.2.3.

EQUIPO Y HERRAMIENTAS...............................................................................13

2.2.4.

PROCEDIMIENTO.................................................................................................13

2.2.5.

RESULTADOS........................................................................................................15

2.2.5.1. 3.

Perfil para del suelo..............................................................................................15

PROCEDIMIENTOS DE ENSAYOS DE SUELOS EN EL LABORATORIO.............16 3.1.

PROCEDIMIENTO ENSAYO DE HUMEDAD NATURAL......................................16

3.1.1.

REFERENCIAS......................................................................................................16

3.1.2.

OBJETIVO..............................................................................................................16

3.1.3.

EQUIPO Y HERRAMIENTAS...............................................................................16

3.1.4.

RECOMENDACIONES..........................................................................................17

3.1.5.

PROCEDIMIENTO.................................................................................................17

3.1.6.

CÁLCULOS............................................................................................................18

3.1.7.

RESULTADOS........................................................................................................18 3

3.2.

PROCEDIMIENTO ENSAYO DE ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO......................19

3.2.1.

REFERENCIAS......................................................................................................19

3.2.2.

OBJETIVO..............................................................................................................19

3.2.3.

EQUIPO Y HERRAMIENTAS...............................................................................19

3.2.4.

PREPARACION DE LA MUESTRA.....................................................................20

3.2.5.

PROCEDIMIENTO.................................................................................................21

3.2.6.

CÁLCULOS............................................................................................................22

3.2.7.

RESULTADOS........................................................................................................24

3.3.

PROCEDIMIENTO ENSAYO DE LIMITE LÍQUIDO...............................................26

3.3.1.

REFERENCIAS......................................................................................................26

3.3.2.

OBJETIVO..............................................................................................................26

3.3.3.

EQUIPO Y HERRAMIENTAS...............................................................................26

3.3.4.

RECOMENCACIONES..........................................................................................27

3.3.5.

PROCEDIMIENTO.................................................................................................27

3.3.6.

CÁLCULOS............................................................................................................29

3.3.7.

RESULTADOS........................................................................................................29

3.4.

PROCEDIMIENTO ENSAYO DE LIMITE PLÁSTICO.............................................30

3.4.1.

REFERENCIAS......................................................................................................30

3.4.2.

OBJETIVO..............................................................................................................30

3.4.3.

EQUIPO Y HERRAMIENTAS...............................................................................30

3.4.4.

RECOMENCACIONES..........................................................................................30

3.4.5.

PROCEDIMIENTO.................................................................................................31

3.4.6.

CÁLCULOS............................................................................................................32

3.4.7.

RESULTADOS........................................................................................................32

3.5.

PROCEDIMIENTO DE CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS - SISTEMA AASTHO33 4

3.5.1.

REFERENCIAS......................................................................................................33

3.5.2.

OBJETIVO..............................................................................................................33

3.5.3.

PROCEDIMIENTO.................................................................................................33

3.5.4.

CÁLCULOS............................................................................................................34

3.5.5.

RESULTADOS........................................................................................................35

3.6.

PROCEDIMIENTO DE CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS - SISTEMA SUCS...36

3.6.1.

REFERENCIAS......................................................................................................36

3.6.2.

RECOMENCACIONES..........................................................................................36

3.6.3.

PROCEDIMIENTO.................................................................................................36

3.6.4.

RESULTADOS........................................................................................................38

3.7.

PROCEDIMIENTO ENSAYO DE COMPACTACION – PROCTOR MODIFICADO39

3.7.1.

REFERENCIAS......................................................................................................39

3.7.2.

OBJETIVO..............................................................................................................39

3.7.3.

EQUIPO Y HERRAMIENTAS...............................................................................39

3.7.4.

MUESTRA..............................................................................................................40

3.7.5.

PROCEDIMIENTO.................................................................................................40

3.7.6.

CALCULOS............................................................................................................42

3.7.7.

ELEMENTOS DE SEGURIDAD...........................................................................43

3.7.8.

RESULTADOS........................................................................................................44

3.8.

PROCEDIMIENTO ENSAYO DE CBR.......................................................................46

3.8.1.

REFERENCIAS......................................................................................................46

3.8.2.

GENERALIDADES................................................................................................46

3.8.3.

OBJETIVO..............................................................................................................47

3.8.4.

EQUIPO...................................................................................................................47

3.8.5.

PROCEDIMIENTO.................................................................................................48 5

3.8.6.

CALCULOS............................................................................................................48

3.8.7.

RESULTADOS........................................................................................................51

CONCLUSIONES.......................................................................................................................55 BIBLIOGRAFÍA.........................................................................................................................56

TABLA DE ILUSTRACIONES Ilustración 1. Lugar donde se realizó el apique.............................................................................10 Ilustración 2 Inicio de excavación.................................................................................................11 Ilustración 3 Material orgánico extraído del suelo........................................................................12 6

Ilustración 5 Tamaño particulas.....................................................................................................14 Ilustración 6 Excavación a 30 cm..................................................................................................14 Ilustración 7 Balanza.....................................................................................................................16 Ilustración 8 Tamices.....................................................................................................................20 Ilustración 9 Muestra para lavar....................................................................................................21 Ilustración 10 Ejemplo de curva granulométrica...........................................................................24 Ilustración 11 Curva granulométrica de estrato 1..........................................................................25 Ilustración 13 Cazuela casa grande................................................................................................26 Ilustración 14 Disgregando la muestra..........................................................................................27 Ilustración 15 Ensayo de limite líquido.........................................................................................28 Ilustración 16 Ejemplo para calcular limite liquido......................................................................29 Ilustración 19 Ensayo de plasticidad.............................................................................................31 Ilustración 20 Clasificación SUCS para suelos gruesos................................................................37 Ilustración 21 Clasificación SUCS para suelos finos....................................................................37 Ilustración 23 Moldes de compactación........................................................................................39 Ilustración 24 Muestras y equipos para ensayo de compactación.................................................40 Ilustración 25 Enrasado de muestra compactada...........................................................................41 Ilustración 26 Curva de compactación..........................................................................................42 Ilustración 27 Grafica densidad seca vs humedad.........................................................................45 Ilustración 28 Curva de presiones de penetración.........................................................................49

INDICE DE TABLA

Tabla 1 Perfil estratigráfico del suelo............................................................................................15 Tabla 2Masas recomendadas por INVIAS para las muestras de ensayo de Humedad..................17 7

Tabla 3 Datos para determinar porcentaje de humedad.................................................................18 Tabla 4 Humedad natural estrato 1................................................................................................18 Tabla 6 Serie de tamices para análisis granulométrico..................................................................20 Tabla 7 Criterios para Cu y Cc.......................................................................................................23 Tabla 8 Granulometría de estrato 1................................................................................................24 Tabla 16 Clasificación de suelos por el sistema AASHTO............................................................33 Tabla 17 Clasificación de suelos por el sistema AASHTO............................................................34 Tabla 18 Clasificación AASHTO del estrato 1..............................................................................35 Tabla 20 Requerimientos para la clasificación SUCS...................................................................36 Tabla 21 Clasificación SUCS del estrato 1....................................................................................38 Tabla 25 Proctor modificado..........................................................................................................44 Tabla 26 Clasificación de suelos según CBR................................................................................47

INTRODUCCIÓN

8

Este informe fue realizado tomando como referencia la sección 100 de las normas INVIAS del año 2013, de donde se obtuvo toda la información necesaria para poder explicar todos los ensayos que se desarrollaron en el centro regional Casanare (SENA) y que contiene este documento. El informe presenta un primer capítulo que corresponde a la descripción del sitio en del cual se extrajeron las muestras para posteriormente ser analizadas, un segundo capítulo en donde se describen los procedimientos que deben realizarse antes y durante la excavación para de poder extraer las muestras, el tercer capítulo explica brevemente como deben realizarse los ensayos de laboratorio, además de las herramientas y equipos necesarios para poder llevar acabo dichos ensayos. Por último, estarán las conclusiones obtenidas al haber terminado de realizar todos los ensayos de laboratorio y este informe.

1. DESCRIPCIÓN DEL SITIO

9

Los ensayos y procedimientos de campo descritos en el presente informe se realizaron en terrenos del centro agroindustrial y fortalecimiento empresarial de Casanare, ubicado en la calle 38 con carrera 40 en la ciudad de Yopal, el sitio en el cual se realizaron las actividades es sobre una vía en sin pavimentar y se encuentra también al lado del laboratorio de suelos.

Ilustración 1. Lugar donde se realizó el apique

Fuente 1 Obtenido de google maps

2. PROCEDIMIENTOS DE TRABAJOS DE CAMPO 2.1. PROCEDIMIENTO DE EXCAVACION DEL SITIO 2.1.1. REFERENCIAS -

Botía, Wilmar (2015), Manual De Procedimientos De Ensayos De Suelos Y Memoria De Cálculo. (Bogotá)

10

2.1.2. OBJETIVO Esta actividad tiene como objetivo preparar el terreno para poder realizar todos los ensayos que se tienen programados, así como para facilitar la extracción de muestras para los ensayos posteriores. 2.1.3. EQUIPO Y HERRAMIENTAS  Pala draga  Pica  Barra

 Cinta métrica  Bolsas

11

2.1.4. PROCEDIMIENTO     

Hacer reconocimiento visual del terreno Seleccionar el punto donde se va hacer la excavación manual Delimitar una zona de al menos 0.8 m2 Usar la pala para retirar la capa vegetal Se limpia cuidadosamente la perforación hasta llegar a la cota deseada para realizar el ensayo. Ilustración 2 Inicio de excavación

Fuente 2 Autoría propia Ilustración 3 Material orgánico extraído del suelo

Fuente 3 Autoría propia

2.1.5. ELEMENTOS DE PROTECCIÓN PERSONAL    

Botas punta de acero Overol Guantes de seguridad Gafas de seguridad

2.1.6. RESULTADOS De la excavación se obtuvieron muestras para humedad natural y granulometria, y se realizó el ensayo de CBR inalterado, también se tenía como propósito realizar el ensayo de PDC, pero por fallas del equipo este último ensayo no fue posible realizarlo 2.2. PROCEDIMIENTO PERFIL ESTRATIGRÁFICO 2.2.1. REFERENCIAS -

Botía, Wilmar (2015), Manual De Procedimientos De Ensayos De Suelos Y Memoria

-

De Cálculo. (Bogotá) https://es.scribd.com/doc/143681756/PERFIL-ESTRATIGRAFICO I.N.V. E – 102 – 13.

2.2.2. OBJETIVO Este procedimiento tiene como objeto poder identificar cuantos estratos hay en el lugar de realización del apique, para así establecer las condiciones del cielo y poder representar de manera gráfica la estructura del suelo 2.2.3. EQUIPO Y HERRAMIENTAS     

Pala Pala draga Pica Barra Cinta métrica o flexómetro

2.2.4. PROCEDIMIENTO  En primer lugar, se debe realizar el procedimiento explicado en el numeral 3.1  Una vez hecha la excavación se procede a identificar los posibles estratos que se encuentren allí  Se debe tener en cuenta los cambios de color en el suelo o el cambio del tamaño de las partículas para así poder identificar mejor los estratos

 Usando la cinta métrica o el flexómetro se debe tomar medida del espesor de cada uno de los estratos y de igual manera de la profundidad total de apique  Una vez obtenidos todos estos datos se debe realizar una representación gráfica del suelo, en donde se pondrán las medidas, tamaños de partículas observados y color del suelo de acuerdo a la tabla de colores de Munsell  Se debe realizar una descripción del suelo de acuerdo a la norma INV E -1 02 – 13

Ilustración 4 Tamaño particulas

Fuente 4 Autoría propia

Ilustración 5 Excavación a 30 cm

Fuente 5 Autoría propia

2.2.5. RESULTADOS 2.2.5.1.

Perfil para del suelo

Tabla 1 Perfil estratigráfico del suelo

Fuente 6 Autoría propia

3. PROCEDIMIENTOS DE ENSAYOS DE SUELOS EN EL LABORATORIO 3.1. PROCEDIMIENTO ENSAYO DE HUMEDAD NATURAL 3.1.1. REFERENCIAS -

I.N.V. E – 122 – 13. ASTM D2216-71. J. Bowles. (1981), Manual De Laboratorio De Suelos En Ingeniería Civil (Pág. 11-12).

-

(México): Mc GRAW-HILL. J. Badillo, R. Rodríguez. (2005), Mecánica De Suelos, Tomo 1, Fundamentos De La Mecánica De Suelos (Pág. 61). (México): Limusa.

3.1.2. OBJETIVO Este ensayo tiene como objetivo determinar el contenido de agua presente en una muestra de suelo 3.1.3. EQUIPO Y HERRAMIENTAS      

Horno Capsulas para muestras Guantes para altas temperaturas Balanza de precisión Trapos Espátula Ilustración 6 Balanza

Fuente 7 Autoría Propia

3.1.4. RECOMENDACIONES  Mantener la muestra en una bolsa cerrada para mantener la humedad inalterada

 Tenerla guardada en un sitio fresco donde no tenga contacto directo con la luz solar  Para seleccionar el tamaño de la muestra la norma INV E – 122 -13 nos presenta una tabla con los tamaños recomendados. Tabla 2Masas recomendadas por INVIAS para las muestras de ensayo de Humedad

Fuente 8 INV E - 122 - 13

3.1.5. PROCEDIMIENTO     

Escoger una capsula para almacenar la muestra Pesar y marcar la capsula y anotar estos datos Seleccionar una parte de la muestra para hacer el ensayo Depositarla en el recipiente escogido Llevar la muestra a la balanza para determinar el peso de esta junto a la capsula (Capsula

+ muestra), este será su peso húmedo  Se lleva la muestra al horno a una temperatura constante de 110 °C  Dejar la muestra en el horno hasta que esta esté totalmente seca  Cuando la muestra esta seca se retira del horno para luego determinar su peso seco

3.1.6. CÁLCULOS Para poder calcular la humedad del suelo se debe conocer los siguientes datos:

Tabla 3 Datos para determinar porcentaje de humedad

Fuente 9 Autoría propia

El porcentaje de humedad del suelo se calcula con la siguiente ecuación: W ( )=

Whumedo−Wseco ∗100 Wseco−℘

3.1.7. RESULTADOS A continuación, se mostrarán los resultados obtenidos del ensayo de humedad natural realizado a tres muestras obtenidas durante la realización del apique 3.1.7.1.

HUMEDAD NATURAL DEL SUELO Tabla 4 Humedad natural estrato 1

Fuente 10 Autoría propia

3.2. PROCEDIMIENTO ENSAYO DE ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO 3.2.1. REFERENCIAS -

I.N.V. E – 123 – 13 ASTM D 422-63 AASHTO T 88 00 (2004)

-

J. Bowles. (1981), Manual De Laboratorio De Suelos En Ingeniería Civil (Pág. 35-47).

-

(México): Mc GRAW-HILL. J. Badillo, R. Rodríguez. (2005), Mecánica De Suelos, Tomo 1, Fundamentos De La Mecánica De Suelos (Pág. 97-121). (México): Limusa.

3.2.2. OBJETIVO Este ensayo tiene como propósito obtener datos por los cuales se puedan determinar las siguientes constantes del suelo:        

Coeficiente de uniformidad Coeficiente de curvatura Porcentaje de gravas Porcentaje de arenas Porcentaje de finos Clasificación del suelo según SUCS Clasificación del suelo según AASTHO Curva granulométrica

3.2.3. EQUIPO Y HERRAMIENTAS         

Serie de tamices: referenciados en la Tabla Horno Platones Guantes para altas temperaturas Balanza de precisión Trapos Espátula Cepillo de alambre Brocha Tabla 5 Serie de tamices para análisis granulométrico

Fuente 11 Autoría propia

Ilustración 7 Tamices

Fuente 12 Autoría propia

3.2.4. PREPARACION DE LA MUESTRA Los procedimientos de tamizado se llevarán a cabo en dos muestras por separado. Una aquella retenida por tamiz No. 10 (2mm) y una segunda que sea pasa tamiz No. 10 (2mm). Las masas que recomienda la literatura para cada una de las muestras son las siguientes:  Para muestras pasa tamiz N10. Se recomiendan muestras de 100-150 g.  Para muestras retenidas en tamiz N10. Se determinarán masas en función del diámetro máximo de sus partículas, y las cuales van de 500 g a 5000 g. La preparación de la muestra se llevará a cabo por el método de cuarteo y una vez sea este realizado se procederá a separar la muestra en finos y gruesos por medio del método de lavado. La norma INV-123-13 propone llevar una pequeña porción al horno y una vez seco, se romperá un pequeño terrón aplicando fuerza con los dedos. Si en el proceso de desmoronamiento se observa con claridad que los finos se pulverizan, no habrá necesidad de hacer lavado. El proceso de lavado consiste en llevar el material sobre la malla No. 200 (0,075mm) y someterla a corrientes continuas de agua mientras esta es movida de un lado a otro con la mano. En el momento en que el agua que sale por la parte inferior del tamiz sea totalmente clara, la muestra se llevara al horno y luego se dejara secar a temperatura ambiente.

Ilustración 8 Muestra para lavar

Fuente 13 Autoría Propia

3.2.5. PROCEDIMIENTO  Primero se realiza el proceso anteriormente explicado en el numeral 5.2.4  Se prepara la serie de tamices a usar, teniendo en cuenta la Tabla 6  El material que fue preparado para el ensayo será depositado en la parte alta de los tamices y se deberá tapar  Se agitarán los tamices para que el material sea filtrado, se recomiendo que los movimientos generen suficiente vibración para que el material sea desplazado de un lugar a otro a través de las mallas de los tamices  Se debe tener preparado un recipiente con su respectivo peso  Una vez se termine de agitar los tamices se debe quitar uno a uno de los tamices para ir registrando el material retenido en estos  Se usará el recipiente previamente preparado para depositar las muestras y llevarlas a la balanza 3.2.6. CÁLCULOS Una vez obtenidos todos los pesos del material retenido en cada uno de los tamices se procede a calcular los siguientes datos:  Porcentaje retenido: Mr Retenido= ∗100 MT Dónde: Mr: Masa retenida en el tamiz MT: Masa total

 Porcentaje retenido acumulado: Retenido Acumulado=Suma de porcentajes mayores o iguales  Porcentaje que pasa: que pasa=100− retenido acumulado

 Coeficiente de uniformidad: D60 Cu= D10 Dónde: �60: Tamaños de las partículas del suelo en milímetros, que en la gráfica de la composición granulométrica corresponden al 60 %. �10: Tamaños de las partículas del suelo en milímetros, que en la gráfica de la composición granulométrica corresponden al 10 %.

 Coeficiente de curvatura: ( D 30)2 Cc= ( D10∗D 60) Dónde: �60: Tamaños de las partículas del suelo en milímetros, que en la gráfica de la

composición granulométrica corresponden al 60 %. �10: Tamaños de las partículas del suelo en milímetros, que en la gráfica de la composición granulométrica corresponden al 10 %. �30: Tamaños de las partículas del suelo en milímetros, que en la gráfica de la composición granulométrica corresponden al 30 %.

Se maneja el siguiente criterio para valores de Cu y Cc

Tabla 6 Criterios para Cu y Cc

Fuente 14 Manual de procedimiento de ensayos

 Curva granulométrica: Ilustración 9 Ejemplo de curva granulométrica

Fuente 15 Manual de procedimientos de ensayo

3.2.7. RESULTADOS 3.2.7.1.

GRANULOMETRIA ESTRATO 1

 Porcentaje Retenido, porcentaje acumulado y porcentaje que pasa Tabla 7 Granulometría de estrato 1

Fuente 16 Autoría propia

 Coeficiente de uniformidad y coeficiente de curvatura La muestra no presenta D10, por lo cual no es posible calcular Cu y Cc  Curva granulométrica

Ilustración 10 Curva granulométrica de estrato 1

Fuente 17 Autoría propia

3.3. PROCEDIMIENTO ENSAYO DE LIMITE LÍQUIDO 3.3.1. REFERENCIAS -

I.N.V. E – 125 – 13 AASHTO T 89-02 ASTM D 4318- 00 J. Bowles. (1981), Manual De Laboratorio De Suelos En Ingeniería Civil (Pág. 15-24). (México): Mc GRAW-HILL.

-

J. Badillo, R. Rodríguez. (2005), Mecánica De Suelos, Tomo 1, Fundamentos De La Mecánica De Suelos (Pág. 129-145). (México): Limusa.

3.3.2. OBJETIVO Este ensayo tiene como propósito obtener datos por medio de los cuales se puedan determinar las siguientes constantes de los suelos:  Limite Líquido.  Índice de Flujo.  Primer parámetro para determinar Índice de Plasticidad.  3.3.3. EQUIPO Y HERRAMIENTAS        

Cazuela casa grande Ranurador Balanza con aproximación de 0,1 g o 0,1 % del peso de la muestra Horno Tamiz Nº 40 Capsulas Ilustración 11 Cazuela casa grande Espátula Vidrio esmerilado

3.3.4. RECOMENCACIONES  Se debe calibrar la cazuela Casagrande antes de realizar el ensayo, Las muestras de donde

Fuente 18 Autoría propia

se

tome el material de ensayo, deben ser muestras representativas y su humedad natural se debe mantener hasta el momento inmediatamente anterior al ensayo.  Teniendo en cuenta la Norma INV E-106-13 Y 107-13 para la determinación de Limite Liquido se requiere material que pase el tamiz Nº40 (425 µm) en una cantidad de por lo menos 150 g.  Por medio de métodos visuales y manuales se debe garantizar que el material no contenga granos que sean retenidos por el tamiz Nº40 (425 µm).

3.3.5. PROCEDIMIENTO  Una vez se haya preparado el material, se coloca una parte de este en la cazuela y se comprime y extiende sobre la misma, procurando no dejar burbujas de aire y que su máximo valor de profundidad sea aprox. 10 mm.  Haciendo una pasada de arriba hacia abajo y manteniendo el ranurador normal a la superficie de la cazuela, se realiza la ranura lo más uniforme posible. Ilustración 12 Disgregando la muestra

Fuente 19 Autoría propia

 Se acciona la cazuela a una razón de aprox. 2 golpes por segundo, contando el número de golpes necesario hasta que el talud de la ranura se cierre a lo largo de 13mm. La ranura debe cerrarse por flujo del suelo, mas no por el desplazamiento del suelo sobre la cazuela.  Se extrae una parte del suelo presente en la cazuela, asegurándose que sea de lado y lado de la ranura y se coloca en un recipiente de masa conocida y se tapa.  El suelo sobrante se pasa a la zona de mezclado y con ayuda agua destilado se varía la humedad de este según se necesite aumentar o disminuir el número de golpes.  Es necesario que los datos de golpes estén comprendidos en los siguientes intervalos. 2535, 20-30, 15-25.  Se registra el valor del peso de recipiente más la porción de suelo. Se somete a secado en el horno a una temperatura de ±110 ºC y una vez se obtengan valores de masa constante se registra el peso de suelo seco más recipiente.

Ilustración 13 Ensayo de limite líquido

Fuente 20 Autoría propia

3.3.6. CÁLCULOS Para poder calcular el límite líquido se usó la siguiente ecuación  Contenido de humedad Ww W ( )= ∗100 Ws  Curva de Fluidez. Contenido de humedad vs número de golpes

Ilustración 14 Ejemplo para calcular limite liquido

Fuente 21 Manual de procedimientos de ensayos de suelos

 Limite liquido Se determina el límite líquido como el contenido de humedad en porcentaje correspondiente al corte de la línea de tendencia en los 25 golpes

3.3.7. RESULTADOS 3.3.7.1.

LIMITE LIQUIDO ESTRATO 1

El suelo está compuesto en gran porcentaje de gravas y arenas, por lo cual no posee límite líquido 3.4. PROCEDIMIENTO ENSAYO DE LIMITE PLÁSTICO 3.4.1. REFERENCIAS -

I.N.V. E – 126 – 13 AASHTO T 90-00 (2004) ASTM D 4318-00 J. Bowles. (1981), Manual De Laboratorio De Suelos En Ingeniería Civil (Pág. 24-27).

-

(México): Mc GRAW-HILL. J. Badillo, R. Rodríguez. (2005), Mecánica De Suelos, Tomo 1, Fundamentos De La Mecánica De Suelos (Pág. 129-145). (México): Limusa.

3.4.2. OBJETIVO Este método de ensayo tiene como propósito obtener datos por medio de los cuales se puedan determinar las siguientes constantes de los suelos:  Limite Plástico.  Índice de Plasticidad. 3.4.3. EQUIPO Y HERRAMIENTAS     

Vidrio esmerilado Espátula Capsulas Balanza Horno

3.4.4. RECOMENCACIONES Del suelo preparado para la realización del ensayo del límite líquido se toma una porción de mínimo 15 g. A continuación, se lleva su estado de humedad hasta que el material permita formar rollos y el mismo no se pegue al ser manipulado con las manos. La reducción de humedad, se puede realizar por moldeo con espátula o exponiendo la muestra a corrientes de aire

3.4.5. PROCEDIMIENTO  Se selecciona una porción de aproximadamente 1,5 – 2,0 g, de la muestra previamente preparada  Se hace rodar la porción de muestra entra la palma de la mano o los dedos y la placa de vidrio esmerilado, aplicando una presión constante y no superior a la necesaria para formar rollos.  Se debe formar un rollo de diámetro uniforme en la totalidad de la longitud, hasta que este alcance un diámetro de aproximadamente 3,2 mm.  Si al alcanzar este diámetro el rollo no presenta agrietamiento y desmoronamiento, se tiene un material con humedad superior a su límite plástico. En tal caso se junta de nuevo todo el material formando una esfera, manipulándola con las manos, produciendo así su pérdida de humedad.

 Se repiten los pasos anteriores hasta lograr que una vez el material alcance el diámetro de 3,2 mm, se produzca un agrietamiento y desmoronamiento del mismo.  Se colocan en un recipiente de masa conocida y se registra el peso de muestra más recipiente.

Ilustración 15 Ensayo de plasticidad

Fuente 22 Obtenido de http://www.estudiosgeotecnicos.info

3.4.6. CÁLCULOS

 Contenido de humedad Ww W ( )= ∗100 Ws

 Limite Plástico W 1+ W 2+ … Wn LP= n Donde: LP= Limite Plástico W: Humedad Natural n: Número de puntos de humedad tomados

 Índice de Plasticidad IP=¿−LP Donde: IP= Índice de Plasticidad LL= Limite Liquido LP= Límite Plástico

3.4.7. RESULTADOS 3.4.7.1.

LIMITE PLASTICO ESTRATO 1

El estrato 1 no presenta límite plástico, y por lo tanto no es posible calcular su índice de plasticidad, esto debido a que está compuesto principalmente de arenas, gravas y limos

3.5. PROCEDIMIENTO DE CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS - SISTEMA AASTHO 3.5.1. REFERENCIAS -

I.N.V. E – 181 – 13 J. Bowles. (1981), Manual De Laboratorio De Suelos En Ingeniería Civil (Pág. 6979).

-

(México): Mc GRAW-HILL. J. Badillo, R. Rodríguez. (2005), Mecánica De Suelos, Tomo 1, Fundamentos De La Mecánica De Suelos (Pág. 149-165). (México): Limusa.

3.5.2. OBJETIVO Este procedimiento tiene como objeto realizar la clasificación del suelo en alguno de los siete grupos básicos que describe el sistema AASTHO 3.5.3. PROCEDIMIENTO  El sistema AASHTO tiene una clasificación general, la cual se divide en dos grupos, suelos granulares y suelos arcillo-limoso  Si menos del 35 % de la muestra pasa el tamiz Nº 200 es un suelo granular y se deberá seguir la siguiente tabla para realizar la clasificación

Tabla 8 Clasificación de suelos por el sistema AASHTO

Fuente 23 Norma INV E - 180 - 13

 Si por el contrario más del 35% de la muestra pasa el tamiz Nº 200 será un suelo arcillolimoso y se debe seguir la siguiente tabla para si clasificación

Tabla 9 Clasificación de suelos por el sistema AASHTO

Fuente 24 Norma INV E - 180 – 13

3.5.4. CÁLCULOS También es necesario calcular el índice de grupo para evaluar cuantitativamente los materiales granulares con arcilla y los materiales limo arcillosos  IG=(F-35) (0,2+0,005(LL-40)) +0,01(F-15) (IP-10)

3.5.5. RESULTADOS 3.5.5.1.

CLASIFICACION AASHTO DEL ESTRATO 1 Tabla 10 Clasificación AASHTO del estrato 1

Fuente 25 Autoría propia

3.6. PROCEDIMIENTO DE CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS - SISTEMA SUCS 3.6.1. REFERENCIAS -

I.N.V. E – 181 – 13

-

J. Bowles. (1981), Manual De Laboratorio De Suelos En Ingeniería Civil (Pág. 6979).

-

(México): Mc GRAW-HILL. J. Badillo, R. Rodríguez. (2005), Mecánica De Suelos, Tomo 1, Fundamentos De La Mecánica De Suelos (Pág. 149-165). (México): Limusa.

3.6.2. RECOMENCACIONES Es necesario tener los siguientes datos para poder hacer la clasificación del suelo Tabla 11 Requerimientos para la clasificación SUCS

Fuente 26 Manual de procedimientos de ensayos de suelos

3.6.3. PROCEDIMIENTO

 Primero se debe ver qué porcentaje del suelo pasa por el tamiz N° 200  Si más del 50% del suelo es retenido en el tamiz N° 200 es un suelo grueso y se tiene en cuenta lo siguiente

Ilustración 16 Clasificación SUCS para suelos gruesos

Fuente 27 Elaborado por Iván Matus y Marvin Blanco

 Si el 50% o más pasa el tamiz N° 200 es un suelo fino y se tiene en cuenta lo siguiente Ilustración 17 Clasificación SUCS para suelos finos

Fuente 28 Elaborado por Iván Matus y Marvin Blanco

3.6.4. RESULTADOS 3.6.4.1.

CLASIFICACION SUCS ESTRATO 1 Tabla 12 Clasificación SUCS del estrato 1

Fuente 29 Autoría propia

3.7. PROCEDIMIENTO ENSAYO DE COMPACTACION – PROCTOR MODIFICADO 3.7.1. REFERENCIAS -

I.N.V. E – 142 – 13 AASHTO T 180 -01 ASTM D 1557 – 00 J. Bowels. (1981), Manual De Laboratorio De Suelos En Ingeniería Civil. (México): Mc GRAW-HILL.

3.7.2. OBJETIVO Este método de ensayo tiene como propósito obtener datos por medio de los cuales se puedan determinar las siguientes constantes de los suelos:  Contenido de humedad optima  Peso seco unitario seco máximo  Grafico contenido de humedad vs peso unitario 3.7.3. EQUIPO Y HERRAMIENTAS  Molde cilíndrico de compactación Ilustración 18 Moldes de compactación

Fuente 30 Manual de procedimientos de ensayos de suelos y memoria de calculo

 Martillo de compactación  Regla metálica o pie de rey  Horno de secado

   

Cinta métrica o flexómetro Balanza Tamiz Nº 4 Herramientas menores

3.7.4. MUESTRA La norma INV 152-13 recomienda que la muestra humedad que se recupera en campo debe ser de por lo menos 45 kilogramos y que en casos donde existan sobre tamaños este valor debe ser superior. 3.7.5. PROCEDIMIENTO  Se lleva a cabo el proceso de tamizado de la muestra obtenida en campo. Una vez este finaliza se tendrán por separado las fracción gruesa y la fracción de ensayo, cuyos pesos permitirán determinar sus porcentajes en la totalidad de la muestra extraída y verificar la condición inicial; que la muestra no presente un porcentaje retenido en el tamiz 3/4 sea mayor al 30 %.  Con la seguridad que la condición anterior se cumple se procede a seleccionar las muestras para los ensayos a realizar. Es necesario preparar por lo menos cuatro (4) submuestras, de manera tal que una vez se generen los puntos en la gráfica de compactación y su línea de tendencia, el pico de la curva sea efectivamente el que indique la mayor densidad seca. Estas muestras se colocaran en recipientes de aluminio lo suficientemente grandes para llevar a cabo el proceso de humedecimiento de la muestra. Ilustración 19 Muestras y equipos para ensayo de compactación

Fuente 31 Manual de procedimientos de ensayos de suelos y memoria de calculo

 Se determina un valor cercano a la humedad óptima y los tres siguientes se distribuyen a criterio del laboratorista o la persona encargada. Dos por encima y uno por debajo o viceversa. Se realiza el cálculo para determinar cuál es la cantidad de agua que cumplirá

con las humedades determinadas y con ayuda de una pipeta y con la mayor precisión posible se mide el fluido.  Con el peso del molde previamente tomado se procede a realizar la compactación del material dentro del mismo. El material se debe disponer en tres (5) capas y a cada una de ellas se debe proporcionar veinticinco (56) golpes en el sentido de las manecillas del reloj. Se debe asegurar que cada golpe alcance la altura máxima de caída y que la superficie de contacto con la cara del martillo sea total.  Una vez se termine la compactación, la camisa superior es retirada y con ayuda de la espátula cuyas características cumplan las condiciones para el procedimiento, se lleva a cabo el enrasado. En el momento de enrasar es usual que guijarros dispuestos en la superficie sean desprendidos y dejen pequeños vacíos en la misma, para tal caso se recomienda llenar dichos vacíos con suelo sobrante del tamizado. Ilustración 20 Enrasado de muestra compactada

Fuente 32 Manual de procedimientos de ensayos de suelos y memoria de calculo

 Una vez se ha enrasado el molde, este se retira de su placa base y se registra su peso El material es retirado del molde y para cada uno de los ensayos, se toman muestras para determinar el contenido de humedad.

3.7.6. CALCULOS

 Área del molde

 Volumen del molde

 Densidad Húmeda

 Densidad seca

 Grafica porcentaje de humedad vs densidad seca Ilustración 21 Curva de compactación

Fuente 33 Manual de procedimientos de ensayos de suelos y memoria de calculo

3.7.7. ELEMENTOS DE SEGURIDAD    

Botas punta de acero Gafas de seguridad Guantes de seguridad Overol

3.7.8. RESULTADOS Tabla 13 Proctor modificado

Fuente 34 Autoría propia

Ilustración 22 Grafica densidad seca vs humedad

Fuente 35 Autoría propia

3.8. PROCEDIMIENTO ENSAYO DE CBR 3.8.1. REFERENCIAS -

I.N.V. E – 148 – 13 anexo A ASTM D 1883 – 07 J. Bowels. (1981), Manual De Laboratorio De Suelos En Ingeniería Civil (Pág. 189- 199). (México): Mc GRAW-HILL.

3.8.2. GENERALIDADES La abreviación “CBR” corresponde al California Bearing Ratio, método de análisis de materiales desarrollado en el año de 1929 por la División de Carreteras de California, con el fin de darle una clasificación a la capacidad del suelo para ser utilizado como material de base o sub-base. También denominado ensayo de relación de soporte, es el procedimiento por medio del cual mediante pruebas de laboratorio y bajo condiciones de humedad y densidad controlada se puede medir la resistencia al corte de un suelo en el estado en que este se encuentre en ese momento. El método de CBR es normalmente utilizado para analizar materiales cuyo diámetro máximo de partículas es de ¾”, existiendo metodologías adicionales para los casos en los cuales no se cumpla con este tipo de granulometría, pero debido a que dichos métodos n forman parte del alcance de este manual, no se detallara sobre los mismos. En el diseño de pavimentos flexibles utilizados en las diferentes obras de infraestructura vial, el método del CBR se convierte en pieza clave en la búsqueda de evaluar la resistencia potencial de los materiales utilizados en la base y sub-base de las estructuras y además de esto, brindando información sobre la expansión esperada en el suelo bajo la estructura de pavimento cuando el suelo se satura e indicando la perdida de resistencia debida a la saturación en el campo. A continuación se presenta una tabla donde con base a los valores de CBR se establece una clasificación general para el suelo. Tabla 14 Clasificación de suelos según CBR

Fuente 36 Manual de laboratorio de suelos. Joseph Bowles

Este valor se obtiene mediante la relación de la carga unitaria aplicada durante el ensayo y necesaria para lograr un valor de penetración del pistón de penetración y la densidad dada con respecto a la carga unitaria patrón requerida para obtener una profundidad igual de penetración en una muestra estándar de material en condiciones de trituración. La determinación del CBR se puede llevar a cabo en muestras inalteradas y en muestras compactadas en laboratorio. El presente capitulo describe el método de determinación del CBR teniendo en cuenta el contenido de humedad optimo, el cual ha sido determinado con anterioridad en el ensayo de Compactación – Proctor estándar y cuyo procedimiento se encuentra en el Capítulo 3.8 del presente informe, lo que correspondería a muestras compactadas en el laboratorio. 3.8.3. OBJETIVO Este método de ensayo tiene como propósito obtener datos por medio de los cuales se puedan determinar las siguientes constantes de los suelos:     

Contenido de Humedad Densidad Humedad y Densidad Seca Porcentaje de Expansión Valor de CBR a 0,1 “y 0,2 “de Penetración. Curva de Presiones de Penetración.

3.8.4. EQUIPO           

Máquina de compresión Molde cilíndrico de compactación Martillo de compactación Placa de metal deformada Sobrecargas metálicas Deformimetro Cilindro de penetración Tamices Horno de secado Recipientes de muestreo Herramientas menores

3.8.5. PROCEDIMIENTO  Se usa el molde con un collar de corte, y se saca la muestra según lo indicado en la norma INV E – 104 para tomar muestras inalteradas, luego esta será transportada al laboratorio  Se debe dejar un espacio vacío en el molde, donde pueda ponerse un falso fondo y      

enrasando por la otra cara Se debe registrar la altura de la muestra y su peso La muestra se lleva a la máquina de compresión y se ensaya Luego debe llevarse a inmersión y registrar su expansión cada 24 horas Debe dejarse en inmersión por lo menos 4 días Pasados los 4 días la muestra se debe dejar escurrir y lego volverse a fallar Se calcula la nueva humedad y se realizan los respectivos cálculos

3.8.6. CALCULOS  Área del molde

 Volumen del molde

 Porcentaje de Humedad

 Densidad húmeda

 Densidad seca

 Grafica Carga Vs Penetración Ilustración 23 Curva de presiones de penetración

Fuente 37 Manual de procedimientos de ensayos de suelos y memoria de calculo

 CBR a 0.1” y 0.2” de penetración

 Porcentaje de Expansión

3.8.7. RESULTADOS  CBR antes de inmersión

 CBR después de inmersión

CONCLUSIONES De acuerdo a los resultados obtenidos mediante los ensayos explicados anteriormente se puede concluir lo siguiente.  

El suelo donde se realizaron los ensayos se divide en dos estratos El primer estrato contiene un 2.6 % de humedad, y se clasifica como una arena limosa



(SM) o suelo limoso (A-4), por lo cual se explica la falta de limite plástico El segundo estrato corresponde a un suelo CL-ML (SUCS) o un A-4 (AASHTO) con

 

índice de plasticidad de 5 En base a la gráfica de PDC se puede concluir que es un suelo homogéneo Del ensayo del proctor estándar se determinó que la humedad optima de compactación es de 13.5 % y el peso unitario máximo de 1792 gr/cm3

BIBLIOGRAFÍA

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