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INGENIERÍA CIVIL INFORME DE ENSAYO DE PESO VOLUMÉTRICO O DENSIDAD NATURAL CON EL USO DE LA PARAFINA MECÁNICA DE SUELOS I Maras Mamani, Kevin GRUPO: CIV5-3 2017

“El alumno declaran haber realizado el presente trabajo de acuerdo a las normas de la Universidad Católica San Pablo”

_______________

Tabla de contenido 1. RESUMEN ............................................................................................................................. 3 2. INTRODUCCIÓN ................................................................................................................. 3 3. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA ............................................................................................. 3 3.1.

Suelo cohesivo: ........................................................................................................................ 3

3.2.

Peso Volumétrico .................................................................................................................... 3

3.3.

Principio de Arquímedes: .................................................................................................... 4

4. MATERIALES Y MÉTODOS .............................................................................................. 4 4.1.

Material utilizado.- ................................................................................................................. 4

4.2.

Metodología del ensayo.- ..................................................................................................... 5

4.3.

Procedimiento del ensayo.-................................................................................................. 5

5. CÁLCULOS Y RESULTADOS ............................................................................................. 6 5.1.

Cálculos de la muestra 1: ..................................................................................................... 7

5.2.

Cálculos de la muestra 2: ..................................................................................................... 8

6. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS.................................................................................... 9 7. CONCLUSIONES.- ................................................................................................................ 9 8. RECOMENDACIONES.- ...................................................................................................... 9 9. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................... 10

1. RESUMEN Te la determinación del peso volumétrico de los suelos cohesivos se determinó de dos maneras, la primera hallando los volúmenes directamente Y la segunda basándonos en el principio de Arquímedes. Para el ensayo principalmente se usaron dos muestras de suelo cohesivo los cuales fueron envueltos en una capa de parafina para así poder determinar su volumen ya sea directamente o por el principio de Arquímedes. Para este ensayo se utilizaron datos bibliográficos Como el peso volumétrico del agua y el peso volumétrico de la parafina.

2. INTRODUCCIÓN El ensayo de determinación del peso volumétrico de los suelos cohesivos tiene como objeto determinar la cantidad de masa respecto de un volumen de una muestra de suelo para luego poder ser clasificada de acuerdo a su resistencia Y a otras propiedades mecánicas.

3. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA 3.1. Suelo cohesivo: Son suelos que poseen características de cohesión y plasticidad . Dichos suelos pueden ser granulares conparte de arcilla o limo orgánico, que les importen cohesión y plasticidad, o pueden ser arcillas o limosorgánicos sin componentes granulares.Existen numerosas clasificaciones de suelos, pero la mas recomendable es la clasificación unificada adoptadapor el cuerpo de ingenieros y por el "BUREAU OF RECLAMATION", de los Estados Unidos.

3.2. Peso Volumétrico El peso volumétrico es la relación del peso de la masa de suelos entre su volumen de masa. Es la densidad del suelo, se le conoce también como peso unitario ó como peso específico.

3.3. Principio de Arquímedes: El principio de Arquímedes nos indica que “todo cuerpo sumergido dentro de un fluido experimenta una fuerza ascendente llamada empuje, equivalente al peso del fluido desalojado por el cuerpo”. Este principio lo aplicamos cuando nadamos, cuando tiramos un objeto al agua; el objeto se hunde si su peso es mayor que el peso del fluido desalojado (desplazado). El objeto flota cuando su peso es menor o igual al peso del fluido desplazado.

Firura 1: Pesado al aire y pesado sumergido de una muestra.

4. MATERIALES Y MÉTODOS 4.1. Material utilizado.Muestras de suelo cohesivo: las cuales fueron ensayadas.

Parafina: esta fue utilizada para recubrir toda la superficie de cada muestra pudiendo si quiere volumen de cada una. Recipientes: uno de ellos nos permitía hallar el volumen de cada muestra directamente, El otro fue utilizado para llegar el volumen de forma indirecta basado en edificio de Arquímedes.

4.2. Metodología del ensayo.Este ensayo fue realizado basado en las siguientes normas: NTP 339.090: 1988 SUELO. Preparación en seco de muestras de suelo para el análisis granulométrico y determinación de las constantes del suelo. NTP 339.139 SUELOS. Determinación del peso volumétrico de suelos cohesivos.

4.3. Procedimiento del ensayo.Perfilar la muestra: consiste en la preparación de la muestra. Evitando al máximo poros Y material sobre saliente en la superficie de la muestra para así, durante el ensayo tener menor error en cuanto a la determinación del volumen. Pensar muestra seca: utilizando en las balanzas electrónicas de laboratorio se determinan los pesos de cada muestra ya seca Parafinar: recubrir toda la superficie de cada muestra con parafina con el objetivo de tapar cada poro Y poder hallar el volumen original de la muestra Pesar muestra parafinada: utilizando nuevamente la balanza electrónica de laboratorio se pasa a pensar la muestra ya cubierta de parafina. Pesar recipiente mas agua: se llenen el recipiente de agua hasta el tope Y se pasar a pesar. Introducir muestra parafinada en recipiente: se introduce en la muestra ya con parafina en el recipiente lleno de agua. Pesar recipiente + muestra parafinada + agua: seguidamente se pesa el recipiente lleno de agua con la muestra cubierta de parafina en su interior. Anotar cada dato: Como ayuda de una libreta se toma nota de cada dato obtenido. Datos recolectados.-

Tabla uno: recolección de datos de la muestra pequeña Muestra 1 (Pequeña) M muestra (g) M muestra parafinada (g) Volumen inicial (ml) Volumen final (ml)

74.80 82.55 700 756

Tablados: recolección de datos de la muestra grande Muestra 2 (Grande) M muestra (g) M muestra parafinada (g) M recipiente + H2O (g) M recipiente + H2O + muestra (g)

224.00 248.180 4383.00 4499.20

5. CÁLCULOS Y RESULTADOS Los cálculos se basan en la siguiente ecuación: 𝜌𝑠𝑒𝑐𝑜 =

𝑀 𝑉𝑠

Donde: 𝜌𝑠𝑒𝑐𝑜 : densidad seca del suelo ensayado. M: masa natural del suelo ensayado. Vs: volumen seco lo ensayado.

Para la muestra 1, la pequeña, se determinaron los volúmenes de forma directa. Para la muestra dos, la grande, El volumen de los sólidos se determina en base al principio de Arquímedes, relacionando el peso en el aire, el peso sumergido, como el volumen desplazado, Ya que el líquido es agua sabemos que 1 unidades de masa en gramos es igual a 1 unidades de volumen en centímetros cúbicos o mililitros. La relación principal del teorema es el siguiente 𝑀𝑤 · 𝑔 = 𝜌 · 𝑔 · 𝑉 𝑀𝑤 · 𝑔 = 𝜌 · 𝑔 · 𝑉 𝑀𝑤 = 𝜌 · 𝑉 ;

𝜌(𝐴𝑔𝑢𝑎) = 1𝑔/𝑐𝑚3

𝑀𝑤 = 𝑉 Donde: Mw: Muestra parafinada. g: aceleración de la gravedad 𝜌: densidad del agua V: volumen desplazado de fluido

5.1. Cálculos de la muestra 1: Se tiene la masa: 𝑊𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 = 74.80

Se calcula el volumen de la siguiente manera: 𝑉𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 − 𝑉𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 = 𝑉𝑠 + 𝑉𝑝𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎 756 − 700 = 56𝑚𝑙 𝑉𝑠 + 𝑉𝑝𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎 = 56𝑚𝑙 Se le debe restar el volumen de la parafina, sabiendo su densidad Y la diferencia de masas de la muestra con y sin parafina: 𝑀𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎𝑑𝑎 − 𝑀𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 = 𝑀𝑝𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎 𝑀𝑝𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎 = 82.55 − 74.8 𝑀𝑝𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎 = 7.75 Reemplazando en la fórmula de densidad de la parafina: 𝜌=

𝑀 𝑀𝑝𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎 → 𝑉𝑝𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎 = 𝑉 𝜌 𝑉𝑝𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎 =

;

7.75 0.874

𝑉𝑝𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎 = 8.87 𝑐𝑚3 Hallamos el volumen de los sólidos 𝑉𝑠 = 56 − 𝑉𝑝𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎

𝜌 = 0.874𝑔/𝑐𝑚3

𝑉𝑠 = 56 − 8.87 𝑉𝑠 = 47.13 𝑚𝑙 ó 𝑐𝑚3 Finalmente hallamos el peso volumétrico de la muestra: 𝜌𝑠𝑒𝑐𝑜 =

74.8 47.13

𝜌𝑠𝑒𝑐𝑜 = 1.59𝑔/𝑐𝑚3

5.2. Cálculos de la muestra 2: Tenemos ya, el peso natural de la muestra 2: 𝑀 = 224.00 Debido a que ya se comprobó el principio de Arquímedes si tiene la siguiente ecuación para hallar el volumen 𝑉𝑠 =

𝑀𝑤 (𝑀2 − 𝑀1) − (

𝑀𝑤 − 𝑀𝑓 ) 𝜌𝑃𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎

Donde: Mw: Masa de la muestra cubierta con parafina M2: peso del recipiente más muestra con parafina más agua M1: peso del recipiente mas agua Mf: masa de la muestra 𝜌𝑃𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎: densidad de la parafina Reemplazando: 𝜌𝑠 =

248.18 248.18 − 224 (4499.2 − 4383) − ( ) 0.874 𝜌𝑠 = 2.8𝑐𝑚3

6. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS El error que nos salió muy grande debido, quizá, a una mala toma de datos, de todas maneras el valor se acerca pues este ensayo no está exacto ya que la parafina puede que haya invadido vacíos del suelo.

7. CONCLUSIONES.De acuerdo al primer resultado el cual es de la muestra número uno se tiene un peso volumétrico que se acerca mucho a la realidad, Pues teniendo Como referencia el peso volumétrico del agua podríamos decir que el peso volumétrico de la muestra de un suelo debería ser mayor Y ese fue nuestro resultado. Comparando también con el peso volumétrico de la parafina el cual es inferior al del agua por un simple hecho empírico el cual es que la parafina flota al ser lanzado al agua. Lógicamente nuestro resultado debería salir mayor que ambos datos bibliográficos, en el ensayo de la primera muestra que es la más chica. De acuerdo con el resultado de la segunda muestra el cual se alejó un poco de la primera pero no deja de ser mayor ambos datos bibliográficos utilizados. Concluyendo, cada muestra del suelo cohesivo quizá fue tomado de diferentes zona con mayor o menor cantidad de arcillas otras partículas más o menos pesadas de ahí que su peso volumétrico es mayor, Mientras que, de la muestra pequeña puede que contenga partículas te peso menor.

8. RECOMENDACIONES.Según la norma se recomienda trabajar cómo estás de geometría uniforme ya que la toma de datos se muestra más fácil al medir longitudes y sacar el volumen. Durante el recubrimiento de cada muestra con parafina, se recomienda hacerlo comparar final a no tan altas temperaturas, ya que, Al estar este material más líquido tiende para introducirse por los poros del material a ensayar, esto hace que nuestro ensayo venga mayor error respecto del cálculo del volumen pues éste requiere también del de vacíos que tiene la muestra de suelo cohesivo. Asimismo recubrir toda la superficie de la muestra de suelo cohesivo con la porción de parafina si es posible de dos a tres capas.

9. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS NTP 339.090: 1988 SUELO. Preparación en seco de muestras de suelo para el análisis granulométrico y determinación de las constantes del suelo. NTP 339.139 SUELOS. Determinación del peso volumétrico de suelos cohesivos.