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• Henry Garabito

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MECANICA DE SUELOS 1. ENSAYO DE HUMEDAD NATURAL 1.1 OBJETIVOS 1.1.1 OBJETIVO GENERAL Determinar el contenido de agua presente en la muestra de suelo. 1.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS  Realizar el ensayo de humedad natural a una muestra de suelo en el laboratorio de mecánica de suelos de la UJCM sede Ilo.  Llevar a cabo el procedimiento necesario para hallar el contenido de humedad que posee una muestra de suelo.  Determinar qué porcentaje de humedad posee la muestra de suelo ensayada. 1.2 HUMEDAD NATURAL DEL SUELO La humedad natural de un suelo no es más que la relación o el cociente que existe entre el peso de agua de una partícula de suelo y el peso solido de esta partícula, el valor de la humedad esta expresado en porcentaje. La humedad es muy importante para saber cómo se va a comportar el suelo donde se construye una obra de ingeniería civil. 1.3. MATERIALES Y EQUIPOS - Recipiente y cucharon - Muestra de suelo - Balanza de precisión - Horno UNIVERSIDAD JOSE CARLOS MARIATEGUI

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MECANICA DE SUELOS 1.4. PROCEDIMIENTO - Se pesa un recipiente vacío.

Imagen 1

- Se coge una muestra de suelo.

Imagen 2

- Se coloca la muestra en la tara y se mide su masa con ayuda de una balanza. - Se lleva la tara a un horno durante un periodo de 24 horas.

Imagen 3

- Se saca la muestra del horno y se vuelve a medir su masa. - Con los datos obtenidos se halla el contenido de agua que contenía la muestra. - Por último, se halla el contenido de humedad del suelo.

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MECANICA DE SUELOS 1.5. CALCULO DE PORCENTAJE DE HUMEDAD -

El contenido de humedad del suelo se calcula mediante la siguiente ecuación: W (%) = (Wh – Ws / Ws – Wr) * 100 Donde: W (%): Contenido de humedad Wh: Masa del recipiente más suelo húmedo Ws: Peso seco del material Wr: Masa del recipiente

W (%) = (101g – 99.1g / 99.1g – 74.5g) * 100 W (%) = 7.72 % 2. ENSAYO DE PESO UNITARIO 2.1. OBJETIVO GENERAL. Determinar las relaciones volumétricas gravimétricas de la muestra de suelo que ensayamos en el laboratorio para así saber las condiciones en la cual se encuentra nuestra muestra. 2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.  Describir el peso unitario del agregado grueso (graba) y del agregado fino (arena).  Determinar el peso unitario de la mescla de agregado a la temperatura ambiente  Este método de ensayo cubre la determinación del peso unitario suelto o compactado y el cálculo de vacíos en el agregado fino, grueso o en una mezcla de ambos, basados en la misma determinación.

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MECANICA DE SUELOS 2.3. PESO UNITARIO Por definición, es la relación de la masa del agregado que ocupa un volumen patrón unitario entre la magnitud de éste, incluyendo el volumen de vacíos propio del agregado. El peso específico unitario, es el peso de la muestra sobre un volumen definido del molde, viene a ser a la vez una constante de cada material, que sirve para transformar pesos a volúmenes o viceversa. FORMULAS A DETERMINAR LOS CALCULOS Peso del agregado

PA = PT-PM

Peso unitario del agregado

PU =

PA VM

Dónde: PM= Peso de molde VM= Volumen de molde PT= peso de (molde + agregado) Esta fórmula es válida tanto para Peso Unitario suelto como para compactación, para obtener valores confiables, se realizan 2 a 3 ensayos de Peso Unitario y se promedia. 2.4. MATERIALES Y EQUIPOS - Recipiente, probeta - Muestra de suelo - Balanza de precisión - Horno - Flexómetro 2.5. PROCEDIMIENTO - Medir el molde (probeta) para obtener el volumen

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Imagen 1

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MECANICA DE SUELOS ALTURA

= 30.5 cm

DIAMETRO = 15.30 cm VOLUMEN = 5610 cm3 ENSAYO PARA EL ESTADO SUELTO

Imagen 2

- Agregamos la muestra de suelo al molde, la muestra de suelo en caída libre, hasta llenar el molde al ras, se limpia los excesos de suelo, se pesa y obtenemos el peso, procedemos a retirar la muestra para obtener el segundo peso. Peso del molde = 6291 g Peso 1 = 11 993 g Peso 2 = 11 984 g Que hacen un total de: PESO TOTAL = 11988.5 g ENSAYO PARA EL ESTADO COMPACTO

Imagen 3

- Agregamos la muestra de suelo al molde, llenarlo hasta el primer tercio, compactar con caída libre 25 veces con una piedra redonda. - Se vuelve a echar más muestra de suelo en el molde y esta vez se llena hasta el segundo tercio se vuelve a compactar 25 veces.

Imagen 4

- Luego se termina de llenar el molde, se agrega el material hasta que rebalse el molde, se vuelve a compactar 25 veces, los espacios que quedaron vacíos se termina de llenar con los agregados de menor tamaño.

Imagen 5

- Se enrasa el material al nivel del borde superior del molde, con la ayuda de la varilla.

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MECANICA DE SUELOS Se pesa y obtenemos el: Peso 1 = 14 758 g Peso 2 = 14 751 g PESO TOTAL = 14754.5 g 1

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MECANICA DE SUELOS 2.6. CALCULO -

Peso de la muestra suelta: PM = PT – PM PM = (11933 + 11984) – 6291 PM = 11988.5 g

-

Peso unitario del agregado suelto: PU = PA / VM PU = 11988.5 / (0.00561 * 1003) PU = 2.14 g / cm3

-

Peso de la muestra compactada: PM = PT – PM PM = (14751 + 14754.5) – 6291 g PM = 14754.5 g

-

Peso unitario del agregado compacto: PU = PA / VM PU = 14754.5 / (0.00561 * 1003) PU = 2.63 g / cm3

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MECANICA DE SUELOS 3. ENSAYO DE DENSIDAD NATURAL DEL SUELO 3.1. OBJETIVO GENERAL. Este ensayo permite la determinación de la densidad real del suelo calculando el peso y volumen que para luego usar el método basado en la determinación del volumen sumergido (principio de Arquímedes). La muestra de suelo es alterada durante el proceso.

3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.  Aprender a realizar cálculos necesarios, utilizando el ingenio, para realizar el trabajo.  Aprender a realizar un ensayo de densidad usando el método de la parafina. 3.3. DENSIDAD DE LA MUESTRA DE SUELO Es la densidad del suelo, se le conoce también como peso unitario o como peso específico de masa. El peso volumétrico es la relación del peso de la masa de suelos entre su volumen de masa.

𝜸𝒎 =

𝑾𝒎 𝑽𝒎

Donde: 𝑊𝑚 : Peso de la masa 𝑉𝑚 : Volumen de la masa Es la densidad del suelo y se conoce también como peso unitario o peso específico de masa. 3.4. MATERIALES Y EQUIPOS - Horno UNIVERSIDAD JOSE CARLOS MARIATEGUI

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MECANICA DE SUELOS - Recipiente con parafina caliente - Muestra de suelo - Balanza de precisión - Pabilo - Cucharon - Vaso de plástico - Tijera - Probeta con agua a 700 ml 3.5. PROCEDIMIENTO - Retiramos el recipiente con parafina del horno.

Imagen 1

- Utilizamos un vaso descartable y con el cucharon vertemos un poco de parafina caliente en su interior para luego moverlo y formar una capa en las paredes del contorno del vaso. Este proceso lo realizaremos dos veces para obtener nuestras tres muestras.

Imagen 2

- Agregamos en su interior del vaso descartable un poco de muestra de nuestro suelo, se introduce en el interior un pedazo de pabilo, y luego vertemos parafina para encapsular dicha muestra, finalmente se pesa y se enfría para retirar el vaso molde de plástico para solo quedarnos con la muestra encapsulada con parafina.

Imagen 3

y 4

- Al terminar de encapsular las tres muestras pasaremos a llenar una probeta con agua a 700 ml y finalmente sumergimos dentro las muestras encapsuladas. El nivel de agua de la probeta se incrementará y ese dato lo anotaremos en nuestros apuntes.

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Imagen 5

y 6

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MECANICA DE SUELOS

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3.6. CALCULO PARA OBTENER LA DENSIDAD DE LA MUESTRA

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MECANICA DE SUELOS 4. ENSAYO DE GRANULOMETRIA POR TAMIZADO 4.1. OBJETIVO GENERAL. Determinar la distribución y clasificación de partículas por tamaño, de la muestra. 4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.  Determinar los porcentajes de muestra que pasan por los distintos tamices.  Determinar el porcentaje de muestra retenido en cada tamiz utilizado.  Determinar la curva granulométrica de la muestra, Porcentaje que pasa abertura del tamiz. 4.3. TAMIZ Un tamiz es un instrumento parecido a un colador empleado mucho en laboratorios de suelos la cual consta de una malla de filamentos que se entrecruzan dejando unos huecos en forma de cuadrados que tienen las mismas dimensiones, permite seleccionar un granulado de un tamaño (o un rango de tamaños). 4.4. CLASIFICACIÓN GRANULOMÉTRICA Para llevar a cabo esta clasificación primero se debe pasar una muestra por una serie de tamices con diferentes diámetros que son ensamblados en una columna. 4.5. MATERIALES Y EQUIPOS - Tamices - Cucharon - Brocha - Bandeja - Recipientes UNIVERSIDAD JOSE CARLOS MARIATEGUI

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MECANICA DE SUELOS - Balanza 4.6. PROCEDIMIENTO - Se cuartea la muestra del suelo, luego se toma 5 kg aproximadamente de muestra y se empieza con el lavado de la muestra vertiendo el material por el tamiz n° 200 para eliminar limos y arcillas.

Imagen 1, 2 y 3

- Terminamos de lavar colocamos la muestra en una bandeja para empezar a secar las muestras de suelos en la cocina, el peso de la muestra seca es de 2889.9 gramos. Ahora la parte superior, donde se encuentra el tamiz de mayor diámetro, se agrega el material y la columna de tamices se somete a vibración y movimientos rotatorios intensos, para así poder obtener los porcentajes de retención por tamiz.

Imagen 4 y 5

- En la parte superior, donde se encuentra el tamiz de mayor diámetro, se agrega el material original (suelo o sedimento mezclado) y la columna de tamices se somete a vibración y movimientos rotatorios intensos, tomando por separado los pesos de material retenido en cada uno de ellos y que, en su suma, deben corresponder al peso total del material que inicialmente se colocó en la columna de tamices.

Imagen 6, 7 y 8

- Por medio de un análisis granulométrico se determinan las proporciones relativas de los diferentes de granos presentes en una masa de suelo.

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Imagen 9

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MECANICA DE SUELOS 4.7. CALCULO 4.7.1. TABLA DE CLASIFICACIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA UJCM SEDE ILO MECÁNICA DE SUELOS I ENSAYO GRANULOMÉTRICO POR TAMIZADO

H.H OBRA:

ENSAYO GRANULOMETRICO CALICATA RIO OSMORE

PERFORACIÓN:

CALICATA Nº

GRUESA MEDIA

GRU ESA

FINA

GRAVA

PIEDRA O CANTOS

Nº LABORATORIO:

A Peso Retenido gr,

A Peso Retenido gr, REAL

B% Pasante

4

% Mas Grueso

% Más Fino

0.00 0.00 0.00 0.00 98.70 140.40 51.70 67.50 78.50

0.00 0.00 0.00 0.00 98.70 140.40 51.70 67.50 78.50

0.00 0.00 0.00 0.00 3.42 4.86 1.79 2.34 2.72

0.00 0.00 0.00 0.00 3.42 8.27 10.06 12.40 15.11

0.00 0.00 0.00 100.00 96.58 91.73 89.94 87.60 84.89

Nº 4

37.50

38.70

1.34

16.45

83.55

Nº 8

78.00

80.50

2.79

19.24

80.76

Nº 10 Nº 16

1.90

1.96 0.00

0.07 0.00

19.31 19.31

80.69 80.69

Nº 20

138.60

143.04

4.95

24.26

75.74

Nº 30

64.60

66.67

2.31

26.56

73.44

Nº 40

81.40

84.00

2.91

29.47

70.53

0.00

0.00

29.47

70.53

234.47

8.11

37.58

62.42

0.00

0.00

37.58

62.42

Nº 60

PESO TOTAL (P.T.M.)

4 3 2 1/2 2 1 1/2 1 3/4 1/2 3/8 1/4

2889.9

Nº 50

FINA

ARENA

TAMIZADO CON FRACCIÓN MENOR Q' P.T.M.

TAMIZADO USANDO EL P.T.M.

Desing. del Tamiz US

C-1

227.20

Nº 80 Nº 100

448.40

462.75

16.01

53.60

46.40

Nº 200 P Nº 200

1375.50

1419.52

49.12

102.72

-2.72

0.00

0.00

102.72

-2.72

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gr,

MECANICA DE SUELOS 4.7.1. ABERTURA DE TAMICES

Tamaño o numero del tamiz 1 1/2 1 3/4 3/8 Nº4 Nº10 Nº20 Nº30 Nº40 Nº60 Nº100 Nº200

milímetros 38.1 25.4 19.1 9.53 4.76 2 0.84 0.59 0.42 0.25 0.149 0.074

Pasante 100.00 96.58 91.73 87.60 83.55 80.69 75.74 73.44 70.53 62.42 46.40 -2.72

4.7.2. OBTENER VALORES D10, 30 Y 60 Cu y Cz D10: Dx = 10 (log (62,42) – log (46.40) / 0.25 – 0.149 * (10 – 0.25) + log (62.42) D10 = 1.70 * 10 14 mm D30: Dx = 10 (log (70.53) – log (62.42) / 0.42 – 0.25 * (30 – 0.42) + log (70.53) D30 = 1.20 * 10 11 mm D60: Dx = 10 (log (73.44) – log (70.53) / 0.59 – 0.42 * (60 – 0.59) + log (73.44) D60 = 100 510 483.7 mm Coeficiente de uniformidad: Cu = 100 510 483.7 / 1.70 * 10 14

Cu = 5.91 * 10 -7

Coeficiente de curvatura: Cz = (1.20 * 10 11)2 / 100 510 483.7 * 1.70 * 10 14

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Cz = 0.84

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MECANICA DE SUELOS 4.5.2. GRAFICA GRANULOMÉTRICA

5. CONCLUSIÓN  Del ensayo para obtener la humedad se puede concluir que la humedad natural ensayada posee un contenido de humedad del 8%. El peso unitario de la muestra fue de 2.63 gr/cm³  La densidad de nuestra muestra de suelos es 2.36 g/cm3.  Al terminar los cálculos del ensayo del tamizado hemos podido inferir conclusiones acerca de la distribución y clasificación de la muestra, como: El 70.53 % de la muestra, es Arena Fina, un 10.18 % de la muestra es Arena Media, y un 19.29 % es arena gruesa con grava, en esta ocasión. Al revisar estos resultados se comprueba que el tipo de suelo es en su mayoría arena fina y arcilla por ello es común que estos materiales se sedimenten y se formen este tipo de suelos porque el lugar de donde se realizó la calicata es al borde del valle a un lado del rio Osmore. 6. ANEXOS

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