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MECANICA DE SUELOS I ING. Víctor Vázquez Niño

UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE INGEMIERIA CIVIL

CURSO

:

MECANICA DE SUELOS I

TEMA

:

LABORATORIO N 2

DOCENTE

:

VICTOR VASQUEZ, Niño.

INTEGRANTES

:

ARANDA LEIVA Ruben Dario BELLO ESPINOZA, Gessil. BAZAN BRANDAN Pedro LIÑAN SANTOYO Johan PACHAS NORABUENA Javier

061.0203.041 061.0709.066 05.1124.1.UC 02.0179.8.UC 061.0709.343

Huaraz –Perú 2010

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MECANICA DE SUELOS I ING. Víctor Vázquez Niño

INDICE ANALISIS GRANULOMETRICO………………………………………..Pag.04 LIMITE LÍQUIDO………………………………………………………....Pag.11 LIMITE PLASTICO……………………………………………………….Pag.18

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MECANICA DE SUELOS I ING. Víctor Vázquez Niño

I.

INTRODUCCION:

El suelo, es el material de construcción más antiguo conocido, depende de sus propiedades mecánicas, físicas e hidráulicas para darle uso en nuestro rubro. Son muchos los ensayos que se realizan para determinar su calidad, entre estos se encuentran los ensayos para encontrar el límite plástico y líquido, así como el análisis granulométrico de una muestra de suelo, que serán los temas principales del presente informe de laboratorio. A continuación se explicará al detalle el procedimiento realizado para cada una de las pruebas, y con los datos hallados se calcularán los principales parámetros de calidad para la muestra de suelo seleccionada, todo esto con el fin de entender y explicar el comportamiento de un suelo al edificar una obra y aplicar lo aprendido en nuestra vida profesional eficientemente.

Los alumnos

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LABORATORIO N° 2 II.

GRANULOMETRÍA DE SUELOS:

2.1 OBJETIVO: Obtener la distribución granulométrica de la muestra ensayada, y así obtener nuestra curva de % RETENIDO ACUMULADO vs MALLAS ESTANDARES. Conocer el procedimiento necesario para poder realizar un ensayo de análisis granulométrico en una muestra de suelo. 2.2 EQUIPOS Y MATERIALES En el presente ensayo se utilizó:  Tamices

 Balanzas de precisión de 0.1 y 0.01 gr Horno

 Horno

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 Muestra de suelos seco, 2000 g.

2.3 PROCEDIMIENTO Para toda la muestra: 2.3.1 Por el método de cuarteo seleccionamos una cantidad de tierra determinada que previamente fue extendida y secada de un día a otro.

Muestra de tierra seleccionada y vaciado a un recipiente.

2.3.2 Lavar toda la muestra en un recipiente, tratando de no perder partículas de la muestra que afectara el ensayo.

La muestra es lavada sin perder muchas partículas hasta que el agua sea transparente.

2.3.3 Ponga a secar la muestra en el horno a una temperatura de 105 a 110º C por un período de tiempo de 12 a 24 horas.

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Muestra lavada llevada al horno.

2.3.4 Después de sacar la muestra del horno dejar que enfrié un poco para luego pasarla por la serie de tamices estándar. 2.3.5 Según normas poner los tamices uno sobre otro de acuerdo a las aberturas que poseen.

Serie de tamices estándar.

2.3.6 La muestra sacada del horno se hará pasar a través de estos tamices.

2.3.7 Se agita el juego de tamices horizontalmente con movimientos de rotación y verticalmente con golpes secos de vez en cuando. El tiempo de agitación depende de la cantidad de finos de la muestra, pero por lo general no debe ser menor de 15 minutos.

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Tamizando la Muestra.

2.3.8 Inmediatamente desintegre los tamices y verifique si existe algún porcentaje retenido.

Vista general de los tamices utilizados

2.3.9 Inmediatamente realizado el paso anterior pese las fracciones retenidas en cada tamiz, y anótela en el registro correspondiente.

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CALCULOS ANALISIS GRANULOMETRICO POR TAMIZADO

Peso inicial seco: 1490.5 g Peso lavado seco: 1073,1 g

% que pasa la malla N 200: 28.23 % retenido en la malla 3”: 0 655 g 2145.5 g

Peso del Recipiente Peso del recipiente + Suelo seco Peso del Suelo seco natural

1490.5 g 1728.1 g

Peso del Recipiente + Suelo Lavado Peso del Suelo Lavado Malla Nº

Retenido Kg

1 1/2"

0

% Retenido parcial 0

1"

63.2

3/4"

1073,1 g

0

Diámetro de malla en mm 38.1

% Acumulado que Pasa 100

4.24

4.24

25.4

95.76

14.7

0.99

5.23

19.05

94.77

3/8"

159.3

10.69

15.91

9.525

84.09

4

119.70

8.03

23.94

4.76

76.06

8

207.20

13.90

37.85

2.38

62.15

10

41.50

2.78

40.63

2

59.37

16

92.00

6.17

46.80

1.19

53.20

30

107.60

7.22

54.02

0.59

45.98

40

41.60

2.79

56.81

0.426

43.19

50

24.70

1.66

58.47

0.297

41.53

100

102.30

6.86

65.33

0.149

34.67

200

95.90

6.43

71.77

0.074

28.23

Fondo

3.4000

0.23

72.00

1073.1

71.9959745

GRAVA %

23.94

ARENA %

47.83

FINOS %

28.23

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% Retenido Acumulado

28.00

553.009057

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CURVA GRANULOMETRICA 120

1 1/2", 100

100

3/4", 94.77

% ACUMULADO PASANTE

1", 95.76 3/8", 84.09

80

4, 76.06

8, 62.15

60

10, 59.37 16, 53.20 40, 43.19

30, 45.98 40

50, 41.53

100, 34.67 200, 28.23

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0 1

10

100

ABERTURA DEL TAMIZ

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MECANICA DE SUELOS I

III.

LÍMITE LÍQUIDO Y PLÁSTICO DE UN SUELO

3.1

OBJETIVOS Calcular el Límite Líquido, el Límite Plástico y el Índice de Plasticidad de una muestra de suelo. Comprender la importancia de dichos parámetros para la clasificación de un suelo para así analizar sus propiedades mecánicas e hidráulicas.

3.2

LÍMITES DE ATTERBERG Los límites de Atterberg o límites de consistencia se utilizan para caracterizar el comportamiento de los suelos finos. El nombre de estos es debido al científico sueco Albert Mauritz Atterberg. (1846-1916). Los límites se basan en el concepto de que en un suelo de grano fino solo pueden existir 4 estados de consistencia según su humedad. Así, un suelo se encuentra en estado sólido, cuando está seco. Al agregársele agua poco a poco va pasando sucesivamente a los estados de semisólido, plástico, y finalmente líquido. Los contenidos de humedad en los puntos de transición de un estado al otro son los denominados límites de Atterberg. Los ensayos se realizan en el laboratorio y miden la cohesión del terreno y su contenido de humedad, para ello se forman pequeños cilindros de 3mm de espesor con el suelo. Siguiendo estos procedimientos se definen tres límites: 1.

Límite líquido: Cuando el suelo pasa de un estado semilíquido a un estado plástico y puede moldearse. Para la determinación de este límite se utiliza la cuchara de Casagrande.

2.

Límite plástico: Cuando el suelo pasa de un estado plástico a un estado semisólido y se rompe.

3.

Límite de retracción o contracción: Cuando el suelo pasa de un estado semisólido a un estado sólido y deja de contraerse al perder humedad.

Relacionados con estos límites, se definen los siguientes índices: Índice de plasticidad Índice de fluidez Índice de tenacidad

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: Ip ó IP = LL - LP : If = Pendiente de la curva de fluidez : It = Ip/If

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MECANICA DE SUELOS I Índice de liquidez (IL ó IL), también conocida como Relación humedadplasticidad (B): IL = (Wn - Wp) / (Wl-Wp) (Wn = humedad natural)

3.2.1 LIMITE LÍQUIDO 1 Alcance y campo de aplicación. Este método establece el procedimiento para determinar el límite líquido de los suelos mediante el Método Multipunto. Complementariamente se incluye el método puntual. En general, se debe aplicar el Método Multipunto ya que el método puntual es aplicable solamente en control de faenas cuando se ha determinado previamente la curva de flujo por el Método Multipunto y cuando las especificaciones particulares para el suelo a ensayar así lo indiquen. 2 Aparatos a) Plato de evaporación: De porcelana un diámetro aproximado de 120 mm.

b) Espátula: Con una hoja flexible de aproximadamente 75mm de largo y 20mm de ancho.

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MECANICA DE SUELOS I c) Cazuela de Casagrande : Taza de bronce con una masa de 200±20(g) montada en un dispositivo de apoyo fijado a una base de plástico duro de una resilencia tal que una bolita de acero de 8 mm de diámetro, dejada caer libremente desde una altura de 25 cm rebote entre 75% y 90%.

d) Ranurador:

e) Juego de tamices N° 4, N° 40, y base de los tamices:

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MECANICA DE SUELOS I f) Recipientes. Para las muestras de contenido de humedad.

g) Balanza. Con una precisión de 0.01(g).

h) Horno.

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MECANICA DE SUELOS I 3 Tamaño de la muestra de ensayo. La muestra de ensayo debe tener un tamaño igual o mayor que 100(g) del material que pasa por el tamiz de 0.5 (ASTM NO40) obtenido de acuerdo con la norma AASHTO 387-80 Nota: Cuando se efectúa además la determinación del límite de contracción, aumentar el tamaño de muestra requerida para dicho ensayo. 4 Ajuste y control de la Cazuela de Casagrande. - Ajustar la altura de la caída de la taza, se gira la manivela hasta que la taza se eleve a su mayor altura. Utilizando el calibrador de 10 mm (adosado al ranurador ), se verifica que la distancia entre el punto de percusión y la base sea de 10 mm exactamente. De ser necesario, se aflojan los tornillos de fijación y se mueve el ajuste hasta obtener la altura de caída requerida. Si el ajuste es correcto se escuchará un ligero campanilleo producido por la leva al golpear el tope de la taza; si la taza se levanta por sobre el calibre o no se escucha ningún sonido debe realizarse un nuevo ajuste. Verificar periódicamente los aspectos siguientes: - Que no se produzca juego lateral de la taza por desgaste del pasador que la sostiene; - Que los tornillos que conectan la taza con el apoyo estén apretados; - Que el desgaste de la taza no sobrepase la tolerancia de masa. - Que el desgaste de la base no exceda de 0,1 mm de profundidad. Cuando suceda esto, debe pulirse nuevamente verificando que se mantiene la resilencia. - Que el desgaste de los soportes no llegue al punto de quedar apoyados en sus tornillos de fijación; - Que el desgaste del ranurador no sobrepase las tolerancias dimensionales. - Previo a cada ensayo se verificará que la taza y la base estén limpias y secas. 5 Acondicionamiento de la muestra - Colocar la muestra en el plato de evaporación. Agregar agua destilada y mezclar completamente mediante la espátula. Continuar la operación durante el tiempo y con la cantidad de agua destilada necesaria para asegurar una mezcla homogénea. - Curar la muestra durante el tiempo necesario para que las fases líquida y sólida se mezclen homogéneamente. Nota: en suelos de alta plasticidad este plazo no debe ser menor que 24 h. En suelos de baja plasticidad este plazo puede ser mucho menor y en ciertos casos puede eliminarse. 6 Método Multipunto - Colocar el aparato de límite líquido sobre una base firme.

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MECANICA DE SUELOS I - Cuando se ha mezclado con suficiente agua para obtener una consistencia que requiera aproximadamente 15 a 20 golpes para cerrar la ranura, tomar una porción de la mezcla ligeramente mayor a la cantidad que se someterá a ensayo. - Colocar esta porción en la taza con la espátula, centrada sobre el punto de apoyo de la taza con la base; comprimirla y extenderla mediante la espátula, evitando incorporar burbujas de aire en la mezcla. Enrasar y nivelar a 10 mm en el punto de máximo espesor. Reincorporar el material excedente al plato de evaporación. Nota: El nivelado a 10 mm implica un volumen de material de aproximadamente 16 cm³ y una longitud de surco, medida sobre la superficie nivelada de aproximadamente 63 mm. - Dividir la pasta de suelo pasando el Ranurador cuidadosamente a lo largo del diámetro que pasa por el eje de simetría de la taza de modo que se forme una ranura clara y bien delineada de las dimensiones especificadas. El Ranurador de Casagrande se debe pasar manteniéndolo perpendicular a la superficie interior de la taza. En ningún caso se debe aceptar el desprendimiento de la pasta del fondo de la taza; si esto ocurre se debe retirar todo el material y reiniciar el procedimiento. La formación de la ranura se debe efectuar con el mínimo de pasadas, limpiando el Ranurador después de cada pasada. - Colocar el aparato sobre una base firme, girar la manivela levantando y dejando caer la taza con una frecuencia de dos golpes por segundo hasta que las paredes de la ranura entren en contacto en el fondo del surco a lo largo de un tramo de 10 mm. Si el cierre de la ranura es irregular debido a burbujas de aire, descartar el resultado obtenido. Repetir el proceso hasta encontrar dos valores sucesivos que no difieran en más de un golpe. Registrar el número de golpes requerido (N). - Retirar aproximadamente 10 g del material que se junta en el fondo del surco. Colocar en un recipiente y determinar su humedad (w) - Transferir el material que quedo en la taza al plato de evaporación. Lavar y secar la taza y el ranurador. - Repetir las operaciones precedentes por lo menos en dos pruebas adicionales empleando el material reunido en el plato de evaporación. El ensayo se debe efectuar de la condición más húmeda a la más seca. La pasta de suelo se bate con la espátula de modo que vaya secando homogéneamente hasta obtener una consistencia que requiera de 15 a 35 golpes para cerrar la ranura. Nota: Se recomienda efectuar este ensayo en cámara húmeda. Si no se cuenta con este equipo deben tomarse las precauciones necesarias para reducir la evaporación. 5.3.7 Expresión de resultados - Calcular y registrar la humedad de cada prueba (w) - Construir un gráfico semilogarítmico, con una humedad (w) como ordenada en escala aritmética y el número de golpes (N) como abscisa en escala logarítmica. - Dibujar los puntos correspondientes a los resultados de cada una de las tres (o más) pruebas efectuadas y construir una recta (curva de flujo) que pase tan aproximadamente como sea posible por dichos puntos. FIC-UNASAM

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MECANICA DE SUELOS I - Expresar el límite líquido (WL) del suelo como la humedad correspondiente a la intersección de la curva de flujo con la abscisa de 25 golpes, aproximando al entero más próximo. 5.3.8 Método puntual - Proceder según lo anterior, excepto que la muestra debe prepararse para obtener una consistencia que requiera 20 a 30 golpes para cerrar la ranura. Deben observarse a lo menos dos resultados consecutivos consistentes antes de aceptar una prueba. Registrar el numero de golpes requerido (N). La muestra para determinar la humedad debe tomarse sólo para la prueba más aceptada. El ensayo debe efectuarse desde la condición más seca del suelo. - Calcular y registrar la humedad de la prueba aceptada (w) - El punto obtenido se debe confrontar con la curva de flujo determinada previamente para el mismo tipo de suelo

7 CALCULOS

Ensayo Datos Frasco N° N° de golpes Pfr + P.S.H (gr) Pfr + P.S.S (gr) Pagua (gr) Pfr (gr) P.S.S C. Humedad (%) Limite Líquido

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L R 17 30 26.5 25.4 24.8 24.4 1.7 1 20.2 20.9 4.6 3.5 36.96 28.57 31.267

G 30 25.2 24.3 0.9 20.5 3.8 23.68

Limite líquido P G4 G 17 31 29.1 28.5 27.5 26.7 1.6 1.8 21 20.9 6.5 5.8 24.62 31.03

G4 L 31 26.5 25 1.5 20.4 4.6 32.61

G4 16 26.6 24.7 1.9 20.3 4.4 43.18

G4 P 16 28.5 26.6 1.9 21.1 5.5 34.55

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MECANICA DE SUELOS I 45.00 40.00 35.00 30.00 25.00 Series1 20.00

y = -0.4218x + 41.812 R² = 0.422

Linear (Series1)

15.00 10.00 5.00 0.00 10

100

3.2.2 LIMITE PLASTICO I.

EQUIPO NECESARIO El equipo necesario para la determinación comprende: 1. Espátulas, de hoja flexible, de unos 75 a 100 mm (3" – 4”) de longitud por 20 mm (3/4") de ancho.

2. Recipiente para Almacenaje, de porcelana o similar, de 115 mm (4 ½”) de diámetro.

3. Balanza, con aproximación a 0.01 g.

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MECANICA DE SUELOS I

4. Horno o Estufa, termostáticamente controlado regulable a 110 ± 5 °C (230 ± 9 °F).

5. Tamiz, de 426 μm (N° 40).

6. Frasco lavador con agua destilada.

7. Superficie de rodadura. Comúnmente se utiliza un vidrio grueso esmerilado. 8. Latas de humedad

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MECANICA DE SUELOS I

MUESTRA DE SUELO

LATAS DE HUMEDAD

ESPATULA VIDRIO

II.

FUNDAMENTO TEÓRICO PLASTICIDAD: Generalidades y Definiciones Existen suelos que al ser remoldeados, cambiando su contenido de si es necesario, adoptan una consistencia característica, que desde épocas antiguas se ha denominado Plástica. Estos suelos han sido llamados arcillas, originalmente, por los hombres dedicados a la cerámica; la palabra pasó a la mecánica de suelos, en épocas más recientes, con idéntico significado. La plasticidad es, en este sentido, una propiedad tan evidente que ha servido antaño para clasificar suelos en forma puramente descriptiva. En Mecánica de Suelos puede definirse la Plasticidad como la propiedad de un material por la cual es capaz de soportar deformaciones rápidas, sin rebote elástico, sin variación volumétrica apreciable y sin desmoronarse ni agrietarse. Con esta definición se logra circunscribir la propiedad de las arcillas en ciertas circunstancias. Los experimentos realizados por Atterberg, Terzagui y Goldschmidt han revelado que la plasticidad de los suelos se debe a la carga eléctrica de las partículas laminares, que generan campos, que actúan como condensadores e influyen en las moléculas bipolares del agua; en los suelos plásticos, el espesor de estas capas de agua sólida y viscosa influidas es grande, y su efecto en la interacción de las partículas de suelo determinan su plasticidad. Si esta hipótesis, desarrollada sobre todo por Goldschmidt, fuera correcta, otros

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MECANICA DE SUELOS I líquidos bipolares mezclados con polvo de arcilla deberían producir suelos plásticos, mientras que los líquidos monopolares generarían suelos exentos de tal propiedad; Goldschmidt demostró que tales hechos se revelan claramente en el laboratorio. También se vio que las partículas equidimencionales, de pequeña relación área a volumen y, por lo tanto, la escasa actividad eléctrica superficial, nunca constituyen suelos plásticos, independientemente de su tamaño y otros factores. Estados de Consistencia. LIMITES DE PLASTICIDAD Atterberg hizo ver que, en primer lugar, la plasticidad no era una propiedad permanente de las arcillas, sino circunstancial y dependiente de su contenido de agua. Una arcilla muy seca puede tener la consistencia de un ladrillo, con plasticidad nula, u esa misma, con gran contenido de agua, puede presentar propiedades de un lodo semilíquido o, inclusive, las de una suspensión líquida. Entre ambos extremos, existe un intervalo del contenido de agua en la que la arcilla se comporta plásticamente. En segundo lugar, Atterberg hizo ver que la plasticidad de un suelo exige, para ser expresada en forma conveniente, la utilización de dos parámetros en lugar de uno solo, como hasta su época se había creído; además, señaló esos parámetros y un modo tentativo, hoy perfeccionado, de evaluarlos. Según su contenido de agua en orden decreciente, un suelo susceptible de ser plástico puede estar en cualquiera de los siguientes estados de consistencia, definidos por Atterberg.

1. 2. 3. 4.

Estado Líquido, con las propiedades y apariencia de una suspensión. Estado Semilíquido, con las propiedades de un fluido viscoso. Estado plástico, en que el suelo se comporta plásticamente. Estado semisólido, en el que el suelo tiene la apariencia de un sólido, pero aún disminuyes su volumen al estar sujeto a secado. 5. Estado sólido, en que el volumen del suelo no varía con el secado.

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MECANICA DE SUELOS I

Los estados anteriores son fases generales por las que pasa el suelo al irse secando y no existen criterios estrictos para distinguir sus fronteras. El establecimiento de éstas ha de hacerse en forma puramente convencional. Atterberg estableció las primeras convenciones para ello, bajo el nombre general de Límites de Consistencia. La frontera convencional entre los estados plástico y semisólido fue llamada por Atterberg, límite plástico y definida también en términos de una manipulación de laboratorio. Atterberg rolaba un fragmento de suelo hasta convertirlo en un cilindro de espesor no especificado; el agrietamiento y desmoronamiento del rollito, en un cierto momento, indicaba que se había alcanzado el límite plástico y el contenido de agua en tal momento era la frontera deseada. Determinación Actual del LÍMITE PLÁSTICO La prueba para la determinación del límite plástico, tal como Atterberg la definió, no especifica el diámetro a que debe llegarse al formar el cilindro de suelo requerido. Terzagui agregó la condición de que el diámetro sea de 3mm (1/8’’). La formación de rollitos se hace usualmente sobre una hoja de papel totalmente seca, para acelerar la pérdida de humedad; también es frecuente efectuar el rolado sobre una placa de vidrio. Cuando los rollitos llegan a los 3mm, se doblan y presionan, formando una pastilla que vuelve a rolarse, hasta que en los 3mm justos ocurra el desmoronamiento y agrietamiento; en tal momento se determinará rápidamente su contenido de agua, que es límite plástico.

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MECANICA DE SUELOS I Se han hecho varios intentos para sustituir el rolado manual por la acción mecánica de algún aparato, pero sin resultados satisfactorios, debido, en primer lugar, a que la experiencia ha demostrado que en esta prueba la influencia del operador no es importante y, en segundo, a que, hasta la fecha, no ha podido desarrollarse ningún aparato en que la presión ejercida se ajuste a la tenacidad de los diferentes suelos; en el rolado manual, el operador, guiado por el tacto, hace el ajuste automáticamente.

III.

SELECCIÓN DE MUESTRAS PARA DETERMINAR LOS LIMITESDE PLASTICIDAD Es importante que las muestras seleccionadas para la determinación de los límites sean lo más homogéneas que pueda lograrse. A este respecto, ha de tenerse en cuenta que el aspecto de una arcilla inalterada es muy engañoso, a simple vista puede no presentar la menor indicación de estratificación, ni cambio de color y, ello no obstante, su contenido natural de humedad puede variar grandemente, en diferentes zonas de la misma muestra extraída del terreno, con correspondientes variaciones apreciables en los límites líquidos. Si se mezclan porciones de muestra con límites diferentes, se obtiene un material con propiedades distintas a las de cada parte componente. Desgraciadamente, una gran cantidad de la información disponible sobre las pruebas de límites en los laboratorios de mecánica de suelos en todo el mundo es insegura, debido al hecho de que no se toman las debidas precauciones para evitar las mezclas heterogéneas en las muestras que se manipulan. Solamente una clase de material debió haberse usado, en lugar de una mezcla de materiales adyacentes de la muestra extraída del terreno. En la correlación de los resultados de pruebas de consolidación con lo límites, frecuentemente se comparan arcillas adyacentes en el suelo, pero de propiedades diferentes, a pesar de su apariencia exterior idéntica. Sobre tal base, naturalmente nunca será posible llegar a una correlación empírica general entre la compresibilidad de una arcilla y sus límites, si es que tal correlación existe. Para evitar estas confusiones y la acumulación de datos engañosos, se recomienda seguir el siguiente procedimiento de selección de muestras para las pruebas de límites, que ha sido desarrollado por el laboratorio de Mecánica de Suelos de la Universidad de Harvard. 1. En todos los suelos plásticos debe ejecutarse un sondeo lo más continuo posible, tolerando únicamente las pérdidas de material inevitables entre las operaciones sucesivas de muestreo. 2. La mitad o las dos terceras partes de la muestra inalterada extraída debe cortarse longitudinalmente en 3 secciones, dos aproximadamente semicilíndricas y otra, central, limitada por dos caras planas. Esta última, de medio a un centímetro de espesor, se coloca en una placa de vidrio,

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MECANICA DE SUELOS I marcando su parte superior e inferior, así como dos líneas en correspondencia a otras similares trazadas en la superficie plana de los semicilindros; todas esas líneas se usarán después con fines de correlación. La parte central sobre la placa de vidrio se expone, a continuación, al secado lento en un ambiente húmedo. 3. Uno de los dos semicilindros se corta ahora en rebanadas delgadas de igual espesor, tomando de la parte central de cada una, fragmentos a los que se determina el contenido de agua. El espesor de las rebanadas debe ser del orden de medio centímetro. Si alguna estratificación es visible en la arcilla, servirá de guía para rebanar el material de modo que se obtengan porciones homogéneas. 4. Tras determinar los contenidos de agua y dibujarlos, se seleccionan porciones del otro semicilindro de zonas en que las humedades hayan variado muy poco, las que se usan para determinar los límites. 5. La sección central que se expuso al secado (2) debe observarse diariamente, hasta notar el cambio de color de algunos estratos, que servirá para mostrar el grado de estratificación de la muestra. Los estratos de mayor contenido de agua (generalmente, los más plásticos) se secan más lentamente, mientras las lentes de limos o arenas lo hacen en primer lugar. Cuando la muestra está totalmente seca, desaparecen de nuevo las fronteras de estratificación. Si las muestras inalteradas extraídas del terreno son suficientemente grandes, puede determinarse la distribución de contenidos de agua toscamente, usando material adyacente a las secciones que se utilizarán en otras pruebas que hayan de hacerse para conocer la propiedades del suelo. En caso contrario, será necesario determinar el contenido natural de humedad y los límites sobre las mismas porciones que hayan servido para las restantes pruebas (consolidación, resistencia al esfuerzo cortante, etc.), subdividiendo las muestras en rebanadas. Correlacionando los datos obtenidos en esas otras pruebas realizadas sobre muestras típicas, con el contenido de agua y los límites del perfil completo de la muestra extraída, se puede obtener una estimación aceptable de las características de un estrato completo de un suelo. Para un ingeniero experimentado, los valores de los límites de plasticidad son un medio muy claro para formar una idea aproximada de las características generales de un suelo plástico. IV.

PREPARACIÓN DE LA MUESTRA Si se quiere determinar sólo el L.P., se toman aproximadamente 20 g de la muestra que pase por el tamiz de 426 mm (N° 40), preparado para el ensayo de límite líquido. Se amasa con agua destilada hasta que pueda formarse con facilidad una esfera con la masa de suelo. Se toma una porción de 1,5 gr a 2,0 gr de dicha esfera como muestra para el ensayo.

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MECANICA DE SUELOS I El secado previo del material en horno o estufa, o al aire, puede cambiar (en general, disminuir), el límite plástico de un suelo con material orgánico, pero este cambio puede ser poco importante. Si se requieren el límite liquido y el límite plástico, se toma una muestra de unos 15 g de la porción de suelo humedecida y amasada, preparada de acuerdo con la Norma MTC E 110 (determinación del límite líquido de los suelos). La muestra debe tomarse en una etapa del proceso de amasado en que se pueda formar fácilmente con ella una esfera, sin que se pegue demasiado a los dedos al aplastarla. Si el ensayo se ejecuta después de realizar el del límite líquido y en dicho intervalo la muestra se ha secado, se añade más agua.

V.

PROCEDIMIENTO DE PRUEBA 5.1. Se moldea la mitad de la muestra en forma de elipsoide y, a continuación, se rueda con los dedos de la mano sobre una superficie lisa, con la presión estrictamente necesaria para formar cilindros.

5.2. Si antes de llegar el cilindro a un diámetro de unos 3.2 mm (1/8") no se ha desmoronado, se vuelve a hacer una elipsoide y a repetir el proceso, cuantas veces sea necesario, hasta que se desmorone aproximadamente con dicho diámetro. FIC-UNASAM

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MECANICA DE SUELOS I 

El desmoronamiento puede manifestarse de modo distinto, en los diversos tipos de suelo: En suelos muy plásticos, el cilindro queda dividido en trozos de unos 6 mm de longitud, mientras que en suelos plásticos los trozos son más pequeños.

5.3. La porción así obtenida se coloca en vidrios de reloj o pesa-filtros tarados, se continúa el proceso hasta reunir unos 6 g de suelo y se determina la humedad de acuerdo con la norma MTC E 108.

5.4. Se repite, con la otra mitad de la masa, el proceso indicado en 6.1, 6.2 y 6.3.

VI.

CÁLCULOS Calcular el promedio de dos contenidos de humedad. El límite plástico es el promedio de las humedades de ambas determinaciones. Se expresa como porcentaje de humedad, con aproximación a un entero y se calcula así:

1 2 3 4 5 6

Peso Recipiente + Suelo Húmedo Peso Recipiente + Suelo Seco Peso Agua (1) - (2) Peso Recipiente Peso Suelo Seco (2) - (4) Humedad (%) (3)/(5)

LP-1 13.40 13.10 0.30 11.80 1.30 23.08

LP-2 10.10 9.80 0.30 8.80 1.00 30.00 LP

VII.

=

LP-3 10.90 10.40 0.50 8.60 1.80 27.78

LP-4 10.20 9.90 0.30 8.40 1.50 20.00

25.21 %

CÁLCULO DEL ÍNDICE DE PLASTICIDAD

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MECANICA DE SUELOS I Se puede definir el índice de plasticidad de un suelo como la diferencia entre su límite líquido y su límite plástico. I.P = L.L - L.P donde: L.L. = Límite Líquido P.L. = Límite Plástico L.L. y L.P., son números enteros • Cuando el límite líquido o el límite plástico no puedan determinarse, el índice de plasticidad se informará con la abreviatura NP (no plástico). • Así mismo, cuando el límite plástico resulte igual o mayor que el límite líquido, el índice de plasticidad se informará como NP (no plástico).

I.P = 31.267-25.21 I.P = 6.057

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MECANICA DE SUELOS I

IV.

CLASIFICACION DEL SUELO 4.1

SISTEMA DE CLASIFICACIÓN AASHTO

DATOS: LL = 31.267 LP = 25.21 Granulometría: Malla Nº Retenido Kg 1 1/2" 1" 3/4" 3/8" 4 8 10 16 30 40 50 100 200 Fondo

GRAVA % ARENA % FINOS %

0 63.2 14.7 159.3 119.70 207.20 41.50 92.00 107.60 41.60 24.70 102.30 95.90 3.4000 1073.1

% Retenido % Retenido parcial Acumulado 0 0 4.24 4.24 0.99 5.23 10.69 15.91 8.03 23.94 13.90 37.85 2.78 40.63 6.17 46.80 7.22 54.02 2.79 56.81 1.66 58.47 6.86 65.33 6.43 71.77 0.23 72.00 71.9959745 553.009057

Diámetro % de malla Acumulado en mm que Pasa 38.1 100 25.4 95.76 19.05 94.77 9.525 84.09 4.76 76.06 2.38 62.15 2 59.37 1.19 53.20 0.59 45.98 0.426 43.19 0.297 41.53 0.149 34.67 0.074 28.23 28.00

23.94 47.83 28.23

SOLUCIÓN Índice Plástico (PI) PI = LL – LP PI = 31.267 - 25.21 PI = 6.057

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MECANICA DE SUELOS I Si: PLASTICIDAD QUE PASA LA MALLA N° ANALISIS POR CRIBADO; PORCIENTO QUE PASA 40 LIMITE INDICE DE SUELO MALLA N° 10 MALLA N° 40 MALLA N° 200 LIQUIDO PLASTICIDAD 1 59.37 43.19 28.23 31.27 6.06 Para el suelo el % que pasa la malla N° 200 es 28.23%, menor que 35%, por lo que se trata de un suelo granular. Procediendo de izquierda a derecha en la tabla de clasificación ASSTHO, vemos que el suelo es A - 2 – 4.El índice de grupo es 0 por lo que el suelo es: A – 2 – 4 (0) SISTEMA DE CLASIFICACIÓN SUCS DATOS:  Fracción de grava (retenida en la malla N° 4) = 23.94%  Fracción de arena (pasa la malla N° 4 pero es retenida en la malla N° 200) = 47.83%  Limo y arcilla (pasa la malla N° 200) = 28.23%  Limite liquido = 31.267  Índice de Plasticidad = 6.057 SOLUCIÓN: Se da F = 23.94 (esto es, < 50%); por consiguiente, se trata de un suelo de grano grueso. Además, F1 = 47.83, por lo que: F1 = 47.83 > (100 – F)/2 = (100 – 23.94)/2 = 38.03 Es un suelo arenoso. De las tablas y la carta vemos que el suelo es SM. Como el suelo tiene más del 15% de grava el suelo se llama arena limosa con grava. Entonces el suelo será: SM : ARENA LIMOSA CON GRAVA Nota Las tablas y las graficas usadas en la clasificación son del libro titulado FUNDAMENTOS DE INGENIERIA GEOTECNICA, capitulo clasificación de suelos, del autor BRAJA.DAS, también presentamos algunas tablas de referencia.

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MECANICA DE SUELOS I

Sistema AASHTO Desarrollado en 1928. En este sistema los suelos que poseen la misma capacidad general de carga y servicio son agrupados en 7 grupos. Del A-1 al A-7 de mejor a peor con excepción de A-3 que es mejor que A-2. Los suelos orgánicos se clasifican como A8. CLASIFICACIÓN AASHTO CLASIFICACIÓN MATERIALES GRANULARES(35% O MENOS DE LIMOS Y ARCILLAS MAS GENERAL PASANTES 0.0075 MM) DE 35% PASA 0.0075 MM GRUPO A1 A3 A2 A4 A5 A6 A7 A-1-A A-1-B A2-4 A2-5 A2-6 A2-7 % DE PASANTES 50 máx 2.00 mm (#10) 0.425 mm 50 51 30 máx (#40) máx máx 0.075 mm 25 10 35 35 35 35 36 36 36 36 15 máx (#200) máx máx máx máx máx máx min min min min Plasticidad pasantes del #40 LL LP Tipo usual de material significativo

-

-

6 máx

NP

Fragmentos de roca, Arena grava y fina arena

40 máx 10 máx

41 min 10 máx

41 min 11 min

Grava y arena limosa o arcillosa

Calidad como Excelente a buena subrasante @ El IP del subgrupo A-7-5 es igual o menor que el LL-30 El IP del subgrupo A7-6 es mayor que el LL-30 A-8 Suelos orgánicos

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40 máx 11 min

40 min 10 máx

41 min 10 máx

Suelos limosos

40 min 11 máx

41 min 11 máx

Suelos arcillosos

Regular a mala

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MECANICA DE SUELOS I

CLASIFICACIÓN GENERAL CLASIFICACION DE GRUPO

MATERIALES GRANULARES(35% O MENOS DE LA MUESTRA QUE PASA LA MALLA No 200) A-1 A-2 A-3 A-1-a A-1-b A-2-4 A-2-5 A-2-6 A-2-7

Análisis por cribado (porcentaje que pasa las mallas No. 10 No. 40 No. 200

50 máx 30 máx 15 máx

50 máx 25 máx

51 min 10 máx

35 máx

35 máx

35 máx

40 máx 10 máx

41 min 10 máx

40 máx 11 min

35 máx

Características de la fracción que pasa la malla No.40 Límite líquido Índice de plasticidad Tipos usuales de materiales componentes significativos Tasa general de los subrasante CLASIFICACIÓN GENERAL CLASIFICACION DE GRUPO Análisis por cribado (porcentaje que pasa las mallas No. 10 No. 40 No. 200 Características de la FIC-UNASAM

41 min

6 NP 11 min máx Fragmentos de piedra, Arena Grava y arena limosa o arcillosa grava y fina arena Excelente a buena

MATERIALES LIMO ARCILLA(MAS DEL 35% DE LA MUESTRA QUE PASAS LA MALLA No. 200) A-7 A-7-5* A-4 A-5 A-6 A-7-6'

36 min

36 min

36 min

36 min

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MECANICA DE SUELOS I fracción que pasa la malla No.40 Límite líquido 40 máx 41 min 40 máx 41 min Índice de plasticidad 10 máx 10 máx 11 min 11 min Tipos usuales de materiales Suelos limosos Suelos arcillosos componentes significativos Tasa general de los De mediano a pobre sobrantes * Para A-7-5, IP≤LL-30 ' Para A-7-6, IP>LL-30 Materiales granulares (Menos de 35% de pasante tamiz ASTM 200) Materiales Limo arcillosos (Mas de 35% de pasantes tamiz ASTM 200) Cantos o bloques  Más de 3” (75 mm). Se excluyen de la muestra pero debe apuntar el % de cantos. Grava  Pasa tamiz 3” (75 mm). Retenido en el tamiz #10 (2 mm). Arena gruesa Pasa tamiz # 10 (2 mm). Retenido en el tamiz #40 (0.425 mm). Arena fina Pasa el tamiz # 40 (0.425 mm). Retenido en el tamiz # 200 (0.075 mm). Limos arcillas  Pasan el tamiz # 200 (0.075 mm). Limos : IP ≤ 10 Arcillas : IP ≥ 11

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MECANICA DE SUELOS I

V.

CONCLUSIONES     

La clasificación del suelo según AASHTO se demostró que el suelo estudiado es A – 2 – 4 (0) La clasificación del suelo según SUCS se demostró que el suelo estudiado es ARENA LIMOSA CON GRAVA. Se determino un límite líquido de 31.267 % del suelo estudiado. Se determino un límite Plástico de 25.21 % del suelo estudiado. Se determino un índice de plasticidad de 31.267 % del suelo estudiado.

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