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• Alejandra Moreno Suarez

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ESCUELA DE INGENIEROS MILITARES – ESING PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL MODALIDAD A DISTANCIA

INFORME DE LABORATORIO “GRANULOMETRÍA, LIMITES Y COMPRESIÓN INCONFINADA”

JOSÉ ESNEIDER ALMANZA GUEVARA JULIÁN ALBERTO PEDRAZA RODRÍGUEZ HOOVER ANDRÉS ÁLVAREZ MEJÍA LUIS FELIPE MEDINA CORTES CAMILO ANDRÉS LIZARAZO NIÑO JUAN PABLO MEDINA CORTES

ESCUELA DE INGENIEROS MILITARES – ESING PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL MODALIDAD A DISTANCIA QUINTO SEMESTRE BOGOTÁ D.C. 2019

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ESCUELA DE INGENIEROS MILITARES – ESING PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL MODALIDAD A DISTANCIA

INFORME DE LABORATORIO “GRANULOMETRÍA, LIMITES Y COMPRESIÓN INCONFINADA”

JOSÉ ESNEIDER ALMANZA GUEVARA (CÓDIGO: 0120172077) JULIÁN ALBERTO PEDRAZA RODRÍGUEZ (CÓDIGO: 0120172004) HOOVER ANDRÉS ÁLVAREZ MEJÍA (CÓDIGO: 0120172041) LUIS FELIPE MEDINA CORTES (CÓDIGO: 0120172028) CAMILO ANDRÉS LIZARAZO NIÑO (CÓDIGO: 0120172006) JUAN PABLO MEDINA CORTES (CÓDIGO: 0120172072)

DOCENTE: ING. VLADIMIR ACEVEDO PÉREZ

MATERIA: MECÁNICA DE SUELOS

ESCUELA DE INGENIEROS MILITARES – ESING PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL MODALIDAD A DISTANCIA QUINTO SEMESTRE BOGOTÁ D.C. 2019 2

2. OBJETIVOS: Determinar de manera precisa el tamaño de las partículas de los suelos y el tipo de suelo en el ensayo de granulometría, afianzando y poniendo en practica los temas vistos en las diferentes clases. Reconocer la resistencia de los suelos cohesivos de los esfuerzos totales y calcular la resistencia en el ensayo de compresión inconfinada realizado previamente. Poder determinar de manera precisa en el ensayo de límites, el limite líquido y el limite plástico de una muestra de una determinada muestra de suelo.

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3. MARCO TEÓRICO: GENERALIDADES GRANULOMETRÍA Se refiere a las proporciones relativas en que se encuentran las diferentes partículas minerales del suelo como los son la grava, arena, limo y arcilla, expresada con base en el peso seco del suelo en porcentaje después de la destrucción de los agregados. La granulometría estudios la distinción de las partículas que conforman un suelo según su tamaño, el cual ofrece un criterio obvio para una clasificación descriptiva, la variedad del tamaño de las partículas es casi limitada. TAMICES El tamiz es una malla de filamentos que se entrecruzan dejando unos huecos cuadrados, esto deben tener los mismos tamaños ya que estos determinaran el tamaño de lo que va atravesar el hueco, también conocido como la luz de la malla, para la clasificación de los materiales, se emplean tamices de varias luces de malla que pueden apilarse uno encima de otro, de manera que la mayor luz de malla sea superior y que esta vaya disminuyendo hasta el tamiz inferior. ENSAYOS DE GRANULOMETRÍA EN EL SUELO. FORMA ANALÍTICA Mediante tablas que muestran el tamaño de las partículas contra el porcentaje de suelo menor de ese tamaño (porcentaje respecto al peso total). FORMA GRAFICA. Mediante una curva dibujada en papel log – normal a partir de puntos cuya abscisa en escala logarítmica es el tamaño del grano y cuya ordenada en escala natural es el porcentaje del suelo menor que ese tamaño (porcentaje respecto al peso total). A esta grafica se le denomina curva Granulométrica. Al realizar dicho análisis granulométrico se distinguen en las partículas cuatro rangos de tamaños: • • • •

Grava: Constituida por partículas cuyo tamaño es mayor que 4.76 mm. Arena: Constituida por partículas menores que 4.76 mm y mayores que 0.074 mm Limo: Constituido por partículas menores que 0.074 mm y mayores que 0.002 mm. Arcilla: constituida por partículas menores que 0.002 mm

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LIMITES DE ATTERBERG Los límites de Atterberg son ensayos de laboratorio normalizados que permiten obtener los límites del rango de humedad dentro del cual el suelo se mantiene el estado plástico, con ellos es posible clasificar el suelo en la clasificación unificada de suelos (USCS). Fueron originalmente ideados por un sueco de nombre Atterberg especialista en agronomía y posteriormente redefinidos por Casagrande para fines de mecánica de suelos de la maneta que hoy se conocen, Para obtener los limites se requiere remodelar la muestra del suelo destruyendo su estructura original y por ello es que una descripción del suelo en sus condiciones naturales es absolutamente necesaria y complementaria. Para llevar a cabo los límites de Atterberg se trabaja todo el material menor que la malla ·40 (0.42mm) esto quiere decir que no solo se trabaja con la parte final del suelo (< malla ·200), sino que se incluye igualmente la fracción de arena fina. DEFINICIONES. • • • •

Contenido de Humedad; razón entre el peso del agua y peso del suelo seco de una muestra se expresa en porcentaje: Límite de Líquido: Contenido de humedad del suelo en el límite entre el estado semi líquido y plástico Limite plástico; Es el contenido de humedad del suelo en el límite entre loe estaos semi sólido y plástico. Índice de plasticidad; Es la diferencia entre los limites líquido y plástico, es decir, el rango de humedad dentro del suelo el suelo se mantiene plástico.

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COMPRESIÓN INCONFINADA El ensayo de compresión no confinada, también es conocido con el nombre de ensayo de compresión simple o ensayo de compresión uniaxial, ya que permite obtener un valor de carga última del suelo, el cual, como se verá más adelante se relaciona con la resistencia al corte de suelo y entrega un valor de carga que puede utilizarse en proyectos que no requieran de un valor más preciso, ya que entrega un resultado conservador. Es importante el comportamiento de los suelos sometidos a cargas, ya que es ellos o sobre ellos que se van a fundar estructuras ya sean puentes, edificios o carreteras que requieren una base firme o más aún que pueden aprovechar las resistencias del suelo en beneficio de su propia estabilidad y capacidad. Este ensayo se realiza con el fin de determinar la resistencia o esfuerzo ultimo de un suelo cohesivo a la compresión no confinada, mediante la aplicación de una carga axial con un control de deformación y utilizando una muestra de suelo inalterada talla en forma de cilindro TIPOS DE ROTURAS Se pueden distinguir distinto tipo de rotura, los cuales don la rotura frágil o la rotura dúctil, en la primera predominan las grietas paralelas a la dirección de la carga y la rotura ocurre de un modo brusco y bajo deformaciones muy pequeñas, presentándose después de ella un desmoronamiento de la resistencia. en la segunda rotura esta se limita a deformarse sin que aparezcan zonas de discontinuidad en ella, de forma inmediata la rotura se produce a través de un plano inclinado, apareciendo un piso en la resistencia y un valor residual. 4. DATOS Y OBSERVACIONES: ENSAYO DE GRANULOMETRÍA PESO DE LA MUESTRA 2000 TAMIZ No. 1½ 1 ¾ ½ 3/8 4 10 40 60 100 200

TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS (mm)

PESO DEL MATERIAL RETENIDO RETENIDO 220 11.0 150 7.5 210 10.5 200 10.0 350 17.5 4.76 115 5.7 2.00 180 9.0 0.420 55 2.7 0.250 70 3.5 0.149 123 6.1 0.074 99 4.9 CLASIFICACIÓN PORCENTAJE DE GRAVA PORCENTAJE DE ARENA

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% ACUMULADO RETENIDO 11.0 18.5 29.0 39.0 56.5 62.2 71.2 73.9 77.4 83.5 88.4 62.2 26.2

PASA 89.0 81.5 71.0 61.0 43.5 37.8 28.8 26.1 22.6 16.5 11.6

PORCENTAJE DE ARCILLA Y LIMO LIMITE LIQUIDO % LIMITE PLÁSTICO % ÍNDICE DE PLASTICIDAD % CLASIFICACIÓN USCE CLASIFICACIÓN AASHO

11.6 36.8 18.3 18.5 CL GC

LIMITES DE ATTERBERG LIMITE LIQUIDO ENSAYO No. CAJA No. PESO SUELO HÚMEDO + CAJA (gm) PESO SUELO SECO + CAJA (gm) PESO DE AGUA PESO DE LA CAJA PESO DEL SUELO SECO (gm) CONTENIDO DE HUMEDAD NUMERO DE GOLPES LIMITES ÍNDICE DE PLASTICIDAD

1 2 52 79 40.03 40.15 33.58 34.08 6.45 6.07 14.72 17.49 18.86 16.59 34.2 36.6 35 25 LIQUIDO = 36.8 18.5 (CL)

3 84 40.26 32.85 7.41 14.57 18.28 40.5 15

37.55 37.60 37.60

CONTENIDO DE AGUA I.N.V.E. – 1221-07 Recipiente Masa del recipiente Masa del recipiente y del suelo húmedo Masa del recipiente y del suelo seco Contenido de humedad Diámetro promedio inicial 7

1 85 25.13 23.85 1.28 16.84 7.01 18.2

2 106 25.37 24.05 1.32 16.87 7.18 18.4

PLÁSTICO = 18.3

COMPRESIÓN INCONFINADA DE SUELOS Diámetro inicial Primera medición (mm) Diámetro inicial Segunda medición (mm) Diámetro inicial Tercera medición (mm)

LIMITE PLÁSTICO

64 14.65 66.90 46.50 64.1 37.58

Altura promedio inicial Área inicial Volumen inicial

57.33 1109.38 96885.9

Altura inicial – primera medición mm Altura inicial - segunda medición mm Altura inicial – tercera medición mm Masa húmeda de la muestra Densidad húmeda Densidad seca

87.30 87.35 87.35 152,9 15,78 9,62

Tiempo (min)

Carga Axial

Deformación Total 1/1000 pulgadas

Deformación Unitaria

0.0

0.00

0

0,000000

0.5

3.90

54

0,015705

1.0

9.48

109

1.5

13.38

2.0

Área Corregida (mm^2)

Esfuerzo (KN/m^2)

1109,38

0,00

3,141069

1127,08

34,60

0,031702

3,199237

1145,70

82,74

176

0,051188

3,897252

1169,23

113,75

15.46

223

0,064857

2,733893

1186,32

130,32

2.5

15.56

260

0,081435

3,315573

1207,73

137,12

3.0

15.25

336

0,0977222

3,257405

1229,53

137,04

3.5

16.93

392

0,114009

3,257405

1252,14

135,21

4.0

14.56

447

0,130005

3,199237

1275,16

114,18

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Ruta de Deformación (% minuto)

5. GRÁFICOS GRAFICO ENSAYO LIMITE LIQUIDO GRAFICO DEL LIMITE LIQUIDO C O N T E N I D O

C O N T E N I D O

41 40 39 38

D E H U M E N D A D

D E

37 36 35 34 NUMERO DE GOLPES

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H U M E N D A D

GRAFICO ENSAYO COMPRESIÓN INCONFINADA

ESFUERZOS 160

140 120 100 80 60 40 20 0

0

0,02

0,04

0,06

0,08

CARTA DE PLASTICIDAD

6. CÁLCULOS Y RESULTADOS GRANULOMETRÍA ¿Calcular el porcentaje de material que pasa el tamiz No 10? 10

0,1

0,12

0,14

TAMIZ No.

TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS (mm)

PESO DEL MATERIAL RETENIDO

% RETENIDO

% ACUMULADO

10

2.00

180

9.0

RETENIDO

PASA

71.2

28.8

RESPUESTA: % acumulado que pasa por tamiz #10= 100- (% retenido acumulado en tamiz #10). 100% - 71.2%=28.8% ¿Determinar el porcentaje total que pasa por cada tamiz, relacionando con la masa total del suelo?

TAMIZ No.

TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS (mm)

1½ 1 ¾ ½ 3/8 4 10 40 60 100 200

% ACUMULADO

PESO DEL MATERIAL RETENIDO

RETENIDO

220 150 210 200 350 115 180 55 70 123 99

11.0 7.5 10.5 10.0 17.5 5.7 9.0 2.7 3.5 6.1 4.9

4.76 2.00 0.420 0.250 0.149 0.074

RETENIDO 11.0 18.5 29.0 39.0 56.5 62.2 71.2 73.9 77.4 83.5 88.4

PASA 100 - 11.0 = 89.0 100 – 18.5 = 81.5 100 – 29.0 = 71.0 100 – 39.0 = 61.0 100 - 56.5 = 43.5 100 – 62.2 = 37.8 100 – 71.2 = 28.8 100 – 73.9 = 26.1 100 - 77.4 = 22.6 100 – 83.5 = 16.5 100 – 88.4 = 11.6

Se resta 100% por el porcentaje retenido acumulado ¿Calcular el factor de corrección por humedad higroscópica? • •

No se puede dar dicha respuesta ya que desconocemos el valor de masa del suelo seca al aire Valor masa del suelo seca al horno.

La fórmula para calcularlo es: % HUMEDAD HIGROSCÓPICA= (W – W1)/ W1 X 100 ¿Calcular el diámetro de las partículas del suelo? RESPUESTA: GRAVA: Tamiz 1 ½, 1, ¾, ½, 3/8. ARENA: Tamiz 4, 10, 60, 100. 11

ARCILLA Y LIMO: Tamiz 200. ¿Valor del análisis de tamizado para la porción que pasa el tamiz No 10? RESPUESTA: Para determinar el porcentaje para la porción que pasa el tamiz No. 10, se divide el peso total que pasa, por el peso total de la muestra y se multiplica el resultado por 100. Así: PESO TOTAL QUE PASA / PESO TOTAL MUESTRA X 100. 28.8 / 2.000 x 100 = 1.44 Valor del análisis. 7. CONCLUSIONES Y DISCUSIÓN •

Los límites de Atterberg obtenidos para el suelo analizado en el laboratorio fueron de 36.5 % para el límite líquido y de 18.3 % para el caso de plástico.

•

Los anteriores resultados implican que el índice de plasticidad del suelo analizado es de 18.5 %.

•

La denominación obtenida para la muestra de suelo tratada, (CL)como arcilla inorgánica de plasticidad baja o media, arcillas gravosas, arcillas arenosas, arcillas limosas, arcillas magras, solamente con base en los dos límites de Atterberg determinados.

8. RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS ¿Que son los límites de Atterberg y para que se utilizan? Los límites de Atterberg, límites de plasticidad o límites de consistencia, se utilizan para caracterizar el comportamiento de los suelos finos, aunque su comportamiento varía a lo largo del tiempo. Permiten una rápida caracterización del suelo puesto que son ensayos muy rápidos de realizar en el laboratorio. ¿Presentará un comportamiento plástico la muestra de suelo analizada o requerirá siempre un número de golpes menor a 25? La muestra de suelo ha presentado un comportamiento plástico desde que se observó que se podía variar la consistencia del suelo cuando se cambiaba la humedad de este. ¿Será congruente el comportamiento que presenta el número de golpes de la muestra de suelo cuando se varía la humedad de esta? La tendencia obtenida para Número de golpes vs. Contenido de humedad se comporta según lo esperado. Esto es consecuencia del comportamiento plástico del suelo anotado anteriormente ya que la curva de flujo obtenida para la muestra de suelo 12

permite verificar que cuando se incrementa la humedad, disminuye el número de golpes (o de esfuerzo) necesario para ocasionar la cerradura en la ranura de la pasta de suelo, lo cual se debe a que, a medida que aumenta el contenido de humedad del suelo, este tiende a acercarse más a su estado de consistencia líquida y por lo tanto, fluye con mayor facilidad. ¿Hay posibilidad alguna de determinar si el tipo de suelo analizado será de alta, media o baja plasticidad? En efecto, esto sí es posible. Solamente con los dos límites de Atterberg obtenidos, el diagrama de plasticidad de Casagrande permite ‘clasificar’ este tipo de suelo como una arcilla inorgánica de media plasticidad, debido a que el límite líquido obtenido (36.8%). De acuerdo con las pruebas realizadas en laboratorio y los cálculos obtenidos: ¿Cuál es el límite plástico? 18.3 % ¿Cuál es el límite líquido? 36.8 % 9. BIBLIOGRAFÍA Alicante, U. d. (2009). DETERMINACIÓN DE LA GRANULOMETRÍA DE UN ÁRIDO. Mexico: Universidad de alicante. Ernesto, R. R. (14 de abril de 2011). slideshare. Obtenido de https://es.slideshare.net/zephiroth2007/ensayo-de-compresion-7827184 Facil, G. (16 de marzo de 2019). Geotecnia Facil. Obtenido de http://geotecniafacil.com/limites-de-atterberg/

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