lab. de mec. de suelos 1,2,4, 5, 8, 10, 12 y 13
TRANSCRIPT
PRÁCTICA # 1 ENSAYO DE PERFORACION Y SONDEOS
ENSAYO DE LABORATORIO SEGÚN NORMAS: INVIAS E-101-07, E-102-07, E-
111-07 Y/O E-170-07
1. OBJETIVO
El muestreo e identificación de materiales del subsuelo implica técnicas imples y
complejas acompañadas de procedimientos e interpretaciones diferentes, las
cuales están influenciadas por condiciones geológicas y geográficas, por el
propósito de la investigación y por los conocimientos, experiencia y entrenamiento
del Ingeniero.
Esta práctica describe un procedimiento para identificar suelos y se basa en el
sistema de clasificación unificada. La identificación se hace mediante un examen
visual y mediante ensayos manuales, lo cual debe indicarse claramente al elaborar
el respectivo informe.
Este método describe el procedimiento generalmente conocido como Ensayo de
Penetración Normal (Standard Penetration Test - SPT), para penetrar un
muestreador de tubo partido con el fin de obtener una muestra representativa del
suelo y una medida de la resistencia de dicho suelo, a la penetración del
muestreador.
Los valores establecidos en unidades SI deben considerarse como la norma.
Esta norma no pretende considerar todos los problemas de seguridad asociados
con su uso. Es responsabilidad de quien la emplee, el establecimiento de prácticas
apropiadas de seguridad y salubridad y la aplicación de limitaciones regulatorias,
con anterioridad a su uso.
Este método establece el procedimiento del ensayo de veleta en el terreno, en
suelos cohesivos blandos y saturados. Es necesario conocer la naturaleza del
suelo en el cual se ha de efectuar cada ensayo, para asegurarse de su aplicación
e interpretación.
Los valores se deben expresar en unidades SI.
Esta norma no considera los problemas de seguridad asociados con su uso. Es
responsabilidad de quien la emplee, establecer prácticas apropiadas de seguridad
y salubridad y determinar la aplicación de limitaciones regulatorias antes de su
uso.
2. MUESTRA
Es el ensayo más empleado en la realización de sondeos, y se lleva a cabo en el
fondo de la perforación.
Consiste en medir el número de golpes necesario para que se introduzca una
determinada profundidad una cuchara (cilíndrica y hueca) muy robusta (diámetro
exterior de 51 milímetros e interior de 35 milímetros, lo que supone una relación de
áreas superior a 100), que le permite tomar una muestra en su interior,
naturalmente alterada. El peso de la maza y la altura de la caída libre, están
normalizados, siendo de 63'5 kilopondios y 76 centímetros respectivamente La
toma u obtención de la muestra es como se conoce al procedimiento como se
recogen las partes, proporciones o elementos representativos de las partes,
porciones o elementos representativos de un terreno, a partir del cuales se realiza
un reconocimiento geotécnico del mismo.
El ensayo de corte con veleta consiste básicamente en colocar una veleta de
cuatro hojas dentro del suelo inalterado, y en girarla desde la superficie para
determinar la fuerza de torsión necesaria para lograr que una superficie cilíndrica
sea cortada por la veleta; con esta fuerza de corte se halla , entonces, la
resistencia unitaria de dicha superficie . Es de importancia básica que la fricción de
la varilla de la veleta y la del aparato sean tenidas en cuenta porque de otra
manera, la fricción sería inadecuadamente registrada como resistencia del suelo.
Las medidas de fricción bajo condiciones que no implican carga, como cuando se
emplea un vástago liso en lugar de la veleta, o una veleta que permita alguna
rotación libre de la varilla antes de someterla a carga, son satisfactorias
únicamente cuando el giro sea aplicado mediante un momento balanceado que no
se traduzca en empuje lateral. A medida que las fuerzas de torsión se hagan más
grandes durante un ensayo, un empuje lateral en el instrumento se traducirá en un
incremento de fricción no considerado en las lecturas iniciales sin carga. No se
recomiendan instrumentos que produzcan empuje lateral. La varilla de la veleta
debe tener suficiente rigidez para que no sufra torsión bajo condiciones de carga
plena, de lo contrario, se deberá hacer una corrección al dibujar las curvas de
Momento vs. Rotación.
3. EQUIPO A UTILIZAR
Equipo de perforación – Será aceptable cualquier equipo de perforación, de
potencia y características tales que produzca los resultados deseados. Los
siguientes aditamentos del equipo, se consideran satisfactorios para el avance de
una perforación en el subsuelo.
3.1.1 Se pueden emplear brocas o puntas cola de pescado, cincel, estrella, aguda,
etc., con diámetros menores de 162 mm (6.5") y mayores de 56 mm (2.2"), con
equipos de perforación o de percusión y lavado, rotatorio para abrir el orificio, o
ara el avance del revestimiento de perforación. Instituto Nacional de Vías E 111 –
3 Para evitar la alteración del suelo subyacente, no se permiten brocas o puntas
de descarga de fondo y solamente se permiten brocas de descarga lateral.
3.1.2 Las brocas ciegas apisonadoras cónicas, con diámetros menores de 162 mm
(6.5") y mayores de 56 mm (2.2"), se pueden emplear con equipos de rotación o
para el avance del revestimiento, si se desvía la descarga del lodo de perforación.
3.1.3 Las barrenas de espiral continua de vástago vacío, con o sin un dispositivo
de broca en el centro, pueden emplearse para perforar el hueco. El diámetro
interior de las barrenas de vástago vacío deberá ser menor de 162 mm (6.5") y
mayor de 56 mm (2.2").
3.1.4 Las barrenas u hoyadoras manuales, de cuchara sólida, carrera continua,
menores de 162 mm (6.5") y mayores de 56 mm (2.2") de diámetro, pueden
emplearse si el suelo del hueco no se derrumba formando cavidades y atascando
el toma muestras o los tubos de perforación durante el muestreo.
3.2 Varillas (tubería) para muestreo – Tubos de perforación de acero con uniones
para conectar el muestreador de tubo partido al cabezote y la guía, sobre los
cuales cae la pesa (martillo). El tubo para muestrear deberá tener una rigidez
(proporcional al momento de inercia) igual o mayor que el de una similar de
tamaño "A" ("A" es un tubo de acero con diámetro exterior de 41.2 mm = 1 5/8" y
un diámetro interior de 28.5 mm = 1 1/8").
3.3 Muestre ador de tubo partido – Deberá construirse con las dimensiones
indicadas en la Figura 2. La zapata guía o punta deberá ser de acero endurecido y
reemplazarse o repararse cuando se torne dentada o se distorsione. Se permite el
uso de una camisa interior delgada, para producir un diámetro interior constante
de 35 mm (1 3/8"), pero si se usa, esto deberá anotarse en el registro de la
perforación. Se permite el empleo de una canastilla retenedora de la muestra, lo
cual deberá anotarse en el registro.
3.4 Martinete o equipo de hincado
3.1.5 Martillo y cabezote – El martillo deberá pesar 63.5 ± 1 kg (140 ± 2 libras) y
deberá ser una masa metálica sólida y rígida. El martillo deberá golpear el
cabezote y poner en contacto el acero con el acero cuando cae. Se deberá
emplear una guía para permitir caída libre. Los martillos empleados con malacate
y cable, deberán tener una capacidad libre de levantamiento de por lo menos 100
mm (4"). Por razones de seguridad, se aconseja el empleo de un dispositivo de
martillo con cabezote interior.
3.1.6 Sistema de caída del martillo – Se puede emplear malacate o tambor, cable
de recorrido, semiautomático, o sistema automático de caída del martillo,
previendo que la caída del dispositivo no cause penetración del muestreador
mientras se ajusta y se levanta el martillo.
3.5 Equipo accesorio – Se deben proporcionar accesorios tales como marcadores,
recipientes para muestras, parafina, hojas para datos y dispositivos para medir el
nivel freático de acuerdo con las exigencias del Proyecto.
4. EQUIPO A UTILIZAR
4.1.1 Equipo de perforación: Será aceptable, cualquier equipo de perforación que
provea al momento del muestreo una adecuada y limpia abertura antes de la
inserción del muestreador y asegure que el ensayo de penetración se realice
sobre un suelo no perturbado. Las siguientes piezas de equipo han demostrado
ser adecuadas para el avance de un barreno en algunas condiciones de
superficie.
4.1.2 Broca de arrastre, corte y perforación: Con una geometría de menos de
0,162 m y mayor a 0,056 m en su diámetro, estos se pueden usar en conjunto con
los métodos de perforación de rotación de agujero abierto o perforación de avance
protegido. Para evitar perturbaciones del subsuelo, no son permitidas las brocas
de descarga inferiores, sólo laterales.
4.1.3 Broca de cono-rotación: Con una geometría de menos de 0,162 m y mayor a
0,056 m en su diámetro, estos se pueden usar en conjunto con los métodos de
perforación de rotación de agujero abierto o perforación de avance protegido si el
fluido de perforación de descarga es deflectado.
4.1.4 Barrena hueca de raspado continúo: Con o sin ensamble de broca central,
pueden ser utilizados para perforar el agujero. El diámetro interno de la barrena
hueca debe ser menos de 0,162 m y mayor que 0,056 m.
4.1.5 Barrena de mano, poste adora, sólida y continúa: Deben tener menos de
0,162 m y más de 0,056 m de diámetro si el suelo en el agujero no cabe dentro del
muestreador o las barras de muestreo durante la perforación.
4.1.6 Barras de muestreo: Barras de acero unidas con juntas deben usarse para
conectar el tubo partido con el ensamble de dirección-peso. La barra de muestreo
debe tener una rigidez (momento de inercia) igual o mayor que el de la barra “A”
de la pared paralela (una barra de acero que tiene un diámetro externo de
0,0412 m y un diámetro interno de 0,0285 m).
4.1.7 Muestreador de tubo partido: El muestreador debe ser construido con las
dimensiones indicadas en la Figura 2. La zapata de dirección debe ser de acero
templado y deberá ser remplazada o repuesta cuando aparezcan abolladuras o
torceduras. Se permite el uso de de alineadores para producir diámetro constante
de 0,035m, pero debe ser anotado en el registro Prueba de Penetración Estándar
F-36-00-01. El uso de una canasta de retención de muestras es permitido, y se
deberá anotar esto en este registro.
Figura 2 Muestreador Estándar
4.1 Ensamble de dirección-peso:
4.1.1 Martillo y yunque: El martillo debe pesar 63,5 kg ± 1 kg y debe ser una masa
metálica sólida y rígida. El martillo debe golpear el yunque y debe ser un contacto
de metal contra metal cuando se deja caer. Se debe usar una guía de caída libre
para el martillo. Martillos usados con el método del cabestrante y la cuerda,
deberán tener un sobreelevación de 0,1 m. Por razones de seguridad se
recomienda el uso de un ensamble de martillo.
4.1.2 Sistema de caída del martillo: Se puede usar los sistemas de caída de
cabestrante-cuerda, viaje, semiautomático y automático, el abastecimiento del
aparato de elevación no causará la penetración del muestreador mientras se
reacopla y levanta el martillo.
4.1.3 Equipo de accesorios: Accesorios como etiquetas, contenedores de
muestras, hojas de datos, y aparatos de medición de nivel freático deberán ser
provistos de acuerdo con los requerimientos del proyecto.
5. PROCEDIMIENTO ENSAYO
5.1 El barreno se debe avanzar en incrementos de manera que permita un
muestreo intermitente o continuo. Los intervalos y localización son generalmente
estipulados por el ingeniero. Típicamente, los intervalos son 0,15 m o menos en
estratos homogéneos con ensayos y muestreos con cada cambio de estrato.
5.1.1 Cualquier procedimiento de perforación que brinde un adecuado y estable
agujero antes de la inserción del muestreador y asegure que el ensayo de
penetración es realizado sobre un suelo inalterado será aceptado. Cada uno de
los siguientes procedimientos ha probado ser aceptable para ciertas condiciones
de subsuelo. Se deberán anticipar las condiciones del subsuelo para seleccionar
el método de perforación.
-Método de perforación a rotación de agujero abierto.
- Método de barrena de raspado continúo.
- Método de agujero lavado.
- Método de barrena sólida continúa.
5.1.2 Varios métodos de perforación producen agujeros inaceptables. No se debe
permitir el proceso de inyectar un chorro de agua a través del tubo abierto de un
muestreador y después muestrear a la profundidad deseada. No se debe usar el
método de barrena sólida continua para avanzar la perforación por debajo del nivel
freático o en casos de existencia de una capa que confine un estrato no cohesivo
que se tenga presión artesiana. No se debe encamisar por debajo del nivel a
muestrear antes de realizar el muestreo. El avance en la perforación no se debe
hacer con brocas de descargas inferiores.
5.1.3 El nivel del fluido de perforación dentro del agujero o barreno de raspado
hueco debe mantenerse al nivel donde se encuentra el agua subterránea o por
encima de éste todo el tiempo durante perforación, remoción de las barras de
perforación y muestreo.
5.2 Procedimiento de muestrear y examinar
5.2.1 Después de que el barreno ha avanzado a la elevación deseada de
muestreo y que los excesos han sido removidos, se prepara la prueba para la
siguiente secuencia de operaciones.
5.2.2 Agregue el muestreador de tubo partido a las barras de muestrear y bájelos
dentro del agujero. No permita que el muestreador caiga sobre el suelo a
examinar.
5.2.3 Posicione el martillo arriba y fije el yunque a la parte superior de las barras
de muestrear. Este se puede hacer antes de bajar las barras de muestrear y el
muestreador dentro del agujero.
5.2.4 Descanse el peso muerto del muestreador, barras, yunque y guía de peso
sobre la parte inferior del barreno y aplique golpe de asiento. Si aparecen muchos
residuos en la parte inferior del barreno, remueva el muestreador y las barras de
muestreo del barreno y remueva los residuos.
5.2.5 Marque las barras de perforación en tres incrementos sucesivos de 0,15 m,
de manera que el avance del muestreador por el impacto del martillo sea
fácilmente visible para cada uno de los incrementos.
5.2.6 Guíe al muestreador aplicando golpes de 63,5 kg del martillo y cuente el
número de golpes aplicados a cada incremento de 0,15 m hasta que ocurra alguna
de las siguientes situaciones:
5.2.7 Se aplican un total de 50 golpes durante cualquiera de los tres incrementos
de 0,15 m descritos en 7.2.
5.2.8 Un total de 100 golpes se han aplicado.
5.2.9 No se observa avance del muestreador después de 10 golpes.
5.2.10 El muestreador ha avanzado completamente los 0,45 m sin que se alcance
el límite de golpes mencionado en los puntos 5.2.7, 5.2.8 y 5.2.9. Anote el número
de golpes requerido para cada 0,15m de penetración. Los primeros 0,15 m son
considerados para asentar la dirección. La suma del número de golpes requerido
para los segundos y terceros 0,15 m de penetración se conoce como la
“resistencia de penetración estándar” o “valor N”. Si el muestreador se no alcanza
los 0,45 m, como se permite en los puntos 5.2.7, 5.2.8 y 5.2.9 el número de golpes
para cada 0,15m completos se debe anotar en el formulario “Prueba de
Perforación con Método Estándar F-36-00-01” Para incrementos parciales, la
profundidad de penetración se deberá reportar a los 0,025 m más cercano en
adición al número de golpes. Si el muestreador avanza por debajo de la parte
inferior del barreno bajo el peso propio estático de las barras de perforación o de
las barras de perforación más el peso estático del martillo, esta información se
debe anotar ser anotada en el formulario “Prueba de Perforación con Método
Estándar F-36-00-01”
5.2.11 El levantamiento y liberación del martillo de 63,5 kg debe ser cumplido
siguiendo alguno de los siguientes métodos:
5.2.11.1 Usando un sistema de martillo de gatillo, automático, o semiautomático
que levante el martillo de 63,5 kg y que permita soltarlo 0,76 m ± 0,025 m sin
obstáculos.
5.2.11.2 Usando un cabestrante para jalar la cuerda fijada al martillo. Cuando el
sistema del cabestrante con cuerda se utiliza, debe usarse conforme a:
5.2.11.3 El cabestrante debe estar libre corrosión, aceite o grasa y tener un
diámetro en el rango de 0,15m a 0,25m.
5.2.11.4 El cabestrante debe operar a una velocidad mínima de rotación
5.2.11.5 No más de 2 ¼ de vueltas de la cuerda se enrolla en el cabestrante
durante el ensayo, como se muestra en la Figura 1.
5.2.11.6 Por cada golpe del martillo, el operador levantará 0,76 m y liberará el
martillo. La operación de levantamiento y liberación será realizada de una manera
rítmica sin sostener la cuerda al llegar al tope de altura.
5.2.12 Recoja el muestreador en la superficie y ábralo. Registre el porcentaje de
recuperación o la longitud de muestra recuperada. Describa la muestra de suelo
recuperada en cuanto a composición, color, estratificación y condición, luego
coloque una o más muestras representativas dentro las bolsas o de los
contenedores sellados que resguarden la humedad, sin sobre presionar o
distorsionar alguna estratificación aparente. Selle cada contenedor para prevenir la
evaporación de la humedad del suelo. Adjunte a cada bolsa o contenedor,
etiquetas que indiquen la designación del trabajo. Proteja las muestras contra
cualquier cambio extremo de temperaturas. Si hay algún cambio de suelo dentro
del muestreador, coloque cada uno en un contenedor e indique su localización
dentro del tubo del muestreador.
6. TOMA DE INFORMACION
6.1La información de perforación debe ser anotada en campo y debe incluir lo
siguiente:
6.1.1 Proyecto y Lugar.
6.1.2 Fecha.
6.1.12 Muestra, Numero de Golpes, N Spt, Recuperación y Observaciones.
6.1.3 Hora de Inicio y Hora de Finalización.
6.1.4 Puntos de GPS.
6.1.5 Elevación.
6.1.6 Número de perforación.
6.1.7 Profundidad.
6.1.8 Nivel Freático.
6.1.9 Tipo de Maquina.
6.1.10 Observaciones.
6.1.11 Observaciones.
Cálculos
Para este método estandarizado no se debe realizar ningún cálculo.
Palabras claves
Conteo de golpes, ensayo in situ, resistencia a la penetración, muestreo con tubo
partido, ensayo de penetración estándar.
7. ANALISIS DE RESULTADOS
-Precisión: Un estimado válido de precisión del ensayo no ha sido determinado por
el costo que implica realizar los laboratorios de campo necesarios.
-Errores sistemáticos: Debido a que no existe material de referencia para este
método, no puede haber declaraciones de errores sistemáticos.
-Variaciones en el Valor N de 100 % o más se han observado cuando se utilizan
diferentes aparatos de ensayo y perforadoras para barrenos adyacentes en el
mismo suelo. La opinión actual, basada en experiencias de campo, indica que al
utilizar el mismo aparato y perforadora, los Valores de N obtenidos en campo
difieren en un 10%. 10.4 El uso de equipo inadecuado, como yunques demasiados
masivos, cabestrantes oxidados, cabestrantes de baja velocidad, cuerdas
aceitosas y viejas o cuerdas de fibra muy masiva y mal lubricada, pueden
contribuir significativamente a diferencias de Valores N obtenidos entre el
operador y el equipo de perforación.
-La variabilidad en Valores N producidos por los distintos equipos de perforación y
operadores, puede ser reducida midiendo la parte de la energía del martillo que se
traspasa a las barras de perforación del muestreador y ajustando N con base en
una comparación de energías.
8. CONCLUSIONES
-En estos casos se encontró una buena concordancia entre la estratigrafía del tipo
de suelo obtenida a partir del ensayo de CPT y la obtenida en los sondeos testigo.
-Los ensayos de CPT permitieron obtener un grado de detalle mucho mayor de la
estratigrafía del subsuelo que los ensayos de SPT, posibilitando identificar
pequeños mantos con diferentes tipos de suelo.
-En los preliminares se debe hacer una buena correlación de la muestra como dice
la norma para evitar que pierda sus características.
-Es importante examinar físicamente las muestras obtenidas con la SPT en suelos
granulares. Las variaciones en las clasificaciones de los suelos granulares son
mayores que aquellas provenientes de otras formaciones de suelos. Las
descripciones de dichos suelos contenidas en los registros de sondeo deben ser
verificadas.
PRÁCTICA # 2 ENSAYOS EN SITU
ENSAYO DE LABORATORIO SEGÚN NORMAS: INVIAS E-102-07.
1. OBJETVOS
-Esta práctica describe un procedimiento para identificar suelos y se basa en el
sistema de clasificación unificada. La identificación se hace mediante un examen
visual y mediante ensayos manuales, lo cual debe indicarse claramente al elaborar
el respectivo informe.
- Cuando se requiera una identificación precisa de suelos para usos con fines de
Ingeniería, se deberán usar los procedimientos descritos en los sistemas
corrientes de clasificación.
-En esta práctica, la parte de la identificación que asigna un símbolo y un nombre
al grupo se limita a las partículas menores de 75 mm (3").
-La porción del suelo identificable con esta norma está limitada a suelos que se
presentan naturalmente, pero puede también usarse como sistema descriptivo de
materiales como los esquistos, las arcillolitas, las conchas, la roca triturada, etc.
1.2 La información descriptiva de esta norma puede usarse con los demás
sistemas de clasificación de suelos o para materiales diferentes a los suelos que
se presentan de manera natural.
1.3 Esta norma puede incluir materiales, así como operaciones y equipos que
ofrecen algún riesgo, pero no pretende dar directrices en relación con los
problemas asociados con su empleo, y es responsabilidad de quien la use,
consultar y establecer las prácticas apropiadas de seguridad y sanidad, y
determinar la aplicabilidad de las mismas. En cuanto a precauciones específicas,
éstas pueden leerse más adelante.
2. MUESTRA
2.1 La muestra deberá ser considerada como representativa de la capa de la cual
se obtuvo mediante un procedimiento normalizado y aceptado. Instituto Nacional
de Vías E 102 – 7 Preferiblemente, los procedimientos de ensayo deberán
identificarse como efectuados de acuerdo con las prácticas normales del INV.
2.2 Las muestras se deberán identificar cuidadosamente con respecto a su origen.
Las anotaciones concernientes al origen deberán incluir un número para la
perforación así como un número para la obra; referirse a un estrato geológico y a
un horizonte pedológico, contener una descripción del lugar y relacionar su
localización con respecto a una referencia permanente como por ejemplo un
sistema de alcantarillado. Deberá asignársele, además, un número de estación
con respecto a un eje, así como la profundidad y cota de la cual se obtuvo.
2.3 Para su descripción e identificación exacta, la cantidad mínima de la muestra
que se debe examinar estará de acuerdo con la siguiente relación:
Si se encuentran partículas distribuidas al azar y que significativamente sean
mayores que las partículas de la matriz del suelo, esta última deberá describirse e
identificarse cuidadosamente de acuerdo con la lista precedente.
2.4 Cuando la muestra que está siendo examinada sea más pequeña que la
cantidad mínima recomendada, el informe deberá incluir una anotación apropiada
con respecto a esta situación. Las muestras son proporciones relativas del terreno
que se extraen para la realización de ensayos de laboratorio. Dependiendo de la
forma de extracción pueden clasificarse en dos tipos:
a) Muestras alteradas: conservan solo algunas de las propiedades de terreno en
su estado natural.
b) Muestras inalteradas: conserva, al menos teóricamente, las mismas
propiedades del terreno “IN SITU”.
3. MARCO TEORICO
El ensayo permite obtener la densidad de terreno y así verificar los resultados
obtenidos en faenas de compactación de suelos, en las que existen
especificaciones en cuanto a la humedad y la densidad.
Entre los métodos utilizados, se encuentran el método del cono de arena, el del
balón de caucho e instrumentos nucleares entre otros.
Tanto el método del cono de arena como el del balón de caucho, son aplicables en
suelos cuyos tamaños de partículas sean menores a 50 mm. y utilizan los mismos
principios, o sea, obtener el peso del suelo húmedo (P hum) de una pequeña
perforación hecha sobre la superficie del terreno y generalmente del espesor de la
capa compactada. Obtenido el volumen de dicho agujero (Vol. Exc), la densidad
del suelo estará dada por la siguiente expresión:
γ hum = P hum / Vol. Exc ( grs/cc )
Si se determina luego el contenido de humedad (w) del material extraído, el peso
unitario seco será:
γ seco = γ hum / ( 1 + w ) ( grs/cc )
4. EQUIPO A UTILIZAR
-Navaja de bolsillo o espátula pequeña.
-Un pequeño tubo de ensayo con tapón (o jarra con tapa).
-Lupas de mano pequeñas.
Es el método lejos más utilizado. Representa una forma indirecta de obtener el
volumen del agujero utilizando para ello, una arena estandarizada compuesta por
partículas cuarzosas, sanas, no cementadas, de granulometría redondeada y
comprendida entre las mallas Nº 10 ASTM (2,0 mm.) y Nº 35 ASTM (0,5 mm.).
- Equipo necesario.
- Aparato cono de arena, compuesto por una válvula cilíndrica de 12,5 mm. De
abertura, con un extremo terminado en embudo y el otro ajustado a la boca de un
recipiente de aproximadamente 4 lts. De capacidad. El aparato deberá llevar una
placa base, con un orificio central de igual diámetro al del embudo
- Arena estandarizada, la cual deberá ser lavada y secada en horno hasta masa
constante. Generalmente se utiliza arena de Ottawa, que corresponde a un
material que pasa por la malla Nº 20 ASTM (0,85 mm.) y queda retenida en la
malla Nº 30 ASTM (0,60 mm.).
- Dos balanzas, de capacidad superior a 10 kgs. y 1000 grs., con precisión de 1 gr.
y de 0,01 gr. Respectivamente.
- Equipo de secado, podrá ser un hornillo o estufa de terreno.
- Molde patrón de compactación de 4” de diámetro y 944 CC. De capacidad.
- Herramientas y accesorios. Recipientes herméticos con tapa, martillo, cincel,
tamices, poruña, espátula, brocha y regla metálica.
5. PROCEDIMIENTO ENSAYO
5.1 Usando el examen visual y mediante ensayos manuales simples, esta Norma
da los criterios para describir e identificar los suelos.
5.2 Al suelo puede dársele una identificación asignándole un (os) símbolo (s) de
grupo y un nombre. Los diagramas de flujo para suelos de grano fino (Figuras 1a y
1b) y para suelos de grano grueso (Figura 2) se pueden usar para asignar los
símbolos de grupo y nombres apropiados. Si el suelo tiene propiedades que no lo
colocan claramente dentro de un grupo específico, pueden usarse símbolos
"fronterizos". Es necesario hacer una distinción entre dobles símbolos y símbolos
fronterizos.
5.2.1 Doble símbolo – Un doble símbolo corresponde a dos símbolos separados
por un guion, por ejemplo: GP -GM, SW-SC, CL-ML, los cuales se usan para
indicar que el suelo tiene propiedades para las cuales se requieren los dos
símbolos. Estos se necesitan cuando el suelo tiene finos entre 5 y 12 % o cuando
la coordenada del límite líquido y del índice plástico caen en el área CL-ML de la
carta de plasticidad.
5.2.2 Símbolo Fronterizo – Un símbolo fronterizo corresponde a dos símbolos
separados por una diagonal, por ejemplo: CL/CH, GM/SM, y deberá usarse para
indicar que el suelo que ha sido identificado tiene propiedades que no lo colocan
de manera definitiva dentro de ningún grupo específico.
6. TOMA DE INFORMACION
7. ANALISIS DE RESULTADOS
-Generalmente es deseable contar con una arena uniforme o de un solo tamaño
para evitar problemas de segregación, de modo que con las condiciones de
vaciado pueda lograrse la misma densidad, del suelo que se ensaya.
-En el momento de ensayo en terreno, se debe evitar cualquier tipo de vibración
en el área circundante, ya que esto puede provocar introducir un exceso de arena
en el agujero.
-En suelos en que predominan las partículas gruesas es recomendable determinar
la humedad sobre el total del material extraído.
8. CONCLUSIONES
PRÁCTICA # 4 GRANULOMETRÍA POR TAMIZADO
ENSAYO DE LABORATORIO SEGÚN NORMAS: NTC - 1522 Y/O INVIAS E-
123-07.
1. OBJETIVO
Esta norma establece el procedimiento que debe seguirse en las operaciones de
tamizado de suelos, con el fin de determinar su composición granulométrica.
Establecer la determinación cuantitativa de la distribución de tamaños de
partículas de suelo.
Establecer el método para determinar los porcentajes de suelo que pasan por los
distintos tamices de la serie empleada en el ensayo, hasta el de 75 μm (No.200).
2. MUESTRA
Grava de color café claro, con bastantes arcillas, olor a humedad, de forma
irregular, se puede clasificar como una grava media.
2.1 Según sean las características de los materiales finos de la muestra, el análisis
con tamices se hace, bien con la muestra entera, o bien con parte de ella después
de separar los finos por lavado. Si la necesidad del lavado no se puede determinar
por examen visual, se seca en el horno una pequeña porción húmeda del material
y luego se examina su resistencia en seco rompiéndola entre los dedos. Si se
puede romper fácilmente y el material fino se pulveriza bajo la presión de aquellos,
entonces el análisis con tamices se puede efectuar sin previo lavado.
2.2 Se prepara una muestra para el ensayo como se describe en la norma INV E –
106, la cual estará constituida por dos fracciones: Una retenida sobre el tamiz de 2
mm (No.10) y otra que pasa dicho tamiz. Ambas fracciones se ensayarán por
separado.
2.3 La masa del suelo secado al aire y seleccionado para el ensayo, como se
indica en la norma INV E – 106, será suficiente para las cantidades requeridas
para el análisis mecánico, como sigue:
2.3.1 Para la porción de muestra retenida en el tamiz de 2 mm (No.10) la masa
dependerá del tamaño máximo de las partículas de acuerdo con la Tabla 1.
2.3.2 El tamaño de la porción que pasa tamiz de 2 mm (No.10) será
aproximadamente de 115 g, para suelos arenosos, y de 65 g para suelos
arcillosos y limosos.
2.4 En la norma INV E – 106, se dan indicaciones para la pesada del suelo secado
al aire y seleccionado para el ensayo, así como para la separación del suelo sobre
el tamiz de 2 mm (No.10) por medio del tamizado en seco, y para el lavado y
pesado de las fracciones lavadas y secadas retenidas en dicho tamiz.
De estas dos masas, los porcentajes retenido y que pasa el tamiz de 2 mm
(No.10), pueden calcularse de acuerdo con la Sección 6.1.
Se puede tener una comprobación de los pesos, así como de la completa
pulverización de los terrones, pesando la porción de muestra que pasa el tamiz de
2 mm (No.10) y agregándole este valor al peso de la porción de muestra lavada y
secada en el horno, retenida en el tamiz de 2 mm (No.10).
3. MARCO TEORICO
ANALISIS GRANULOMETRICO DE LOS SUELOS
Los granos que conforman en suelo y tienen diferente tamaño, van desde los
grandes que son los que se pueden tomar fácilmente con las manos, hasta los
granos pequeños, los que no se pueden ver con un microscopio. El análisis
granulométrico al cuál se somete un suelo es de mucha ayuda para la
construcción de proyectos, tanto estructuras como carreteras porque con este se
puede conocer la permeabilidad y la cohesión del suelo. También el suelo
analizado puede ser usado en mezclas de asfalto o concreto. Los Análisis
Granulométricos se realizaran mediante ensayos en el laboratorio con tamices de
diferente enumeración, dependiendo de la separación de los cuadros de la maya.
Los granos que pasen o se queden en el tamiz tienen sus características ya
determinadas. Para el ensayo o el análisis de granos gruesos será muy
recomendado el método del Tamiz; pero cuando se trata de granos finos este no
es muy preciso, porque sele es más difícil a la muestra pasar por una maya tan
fina; Debido a esto el Análisis granulométrico de Granos finos será bueno utilizar
otro método.
4. EQUIPO A UTILIZAR:
4.1 Una balanza.
4.2 Tamices de malla cuadrada:
75 mm (3") 2.00 mm (No.10)
50 mm (2") 850 μm (No.20)
37.5 mm (1-1/2") 425 μm (No.40)
25 mm (1") 250 μm (No.60)
19.0 mm (3/4") 106 μm (No.140)
9.5 mm (3/8") 75 μm (No.200)
4.75 mm (No.4)
Se puede usar, como alternativa, una serie de tamices que, al dibujar la gradación,
dé una separación uniforme entre los puntos del gráfico. Esta serie estará
integrada por los siguientes:
50.8 mm (2")
37.5 mm (1 1/2") 600 μm (No.30)
25.4 mm (1")
19.0 mm (3/4") 300 μm (No.50)
9.5 mm (3/8") 150 μm (No.100)
4.3 Horno – Capaz de mantener temperaturas uniformes y constantes hasta de
110 ± 5 °C (230 ± 9 °F).
4.4 Envases – Adecuados para el manejo y secado de las muestras.
4.5 brocha – Para limpiar las mallas de los tamices.
5. PROCEDIMIENTO DE ENSAYO
FRACCION GRANULAR GRUESA
Primero que todo la fracción granular gruesa se pesa en la balanza y el peso se
anota en la hoja de registro 5.1. Luego de lleva a cabo el tamizado para separar
las diferentes partículas 2´, 1 ½´, 1´, ¾´, 3/8´, ¼´, y No 4, comenzando en orden
decreciente, teniendo en cuenta de no mezclar las partículas tamizadas. Al mismo
tiempo de tara una ponchera en la balanza de 20Kg de capacidad y 1gr de
sensibilidad. Y se determina el peso de cada fracción retenida. Se debe verificar
que la suma de los pesos retenidos en cada tamiz de igual al peso de la Fracción
Granular gruesa, con una tolerancia de 0.5%.FRACCION GRANULAR FINAS e
toma todo el material pasante el tamiz No 4 (Ba), se pesa en la balanza de 20kg y
sea nota en la hoja se registró 5.1. Se vierte la muestra en el Tamiz No 200,
teniendo el cuidado de no perder el material. Luego se elimina las partículas
inferiores al Tamiz No200 (limo, arcilla y coloides) lavando el material. Hasta que
el agua salga limpia y clara. No se debe remover el material con las manos dentro
del tamiz. Todo el material retenido en el Tamiz No 200 será arena, ya que los
finos fueron lavados, se coloca en un recipiente, teniendo en cuenta de no dejar
material adherido en el tamiz. Se pasa el material a un recipiente tarado y lavador.
Se descanta el agua y se seca la muestra en el horno a una temperatura
constante por 24 horas aprox. Luego se deja enfriar y se separa por medio de
tamices No 10, No 20, No 40, No 60, No 140, No 200. Se pesan las fracciones
retenidas en cada uno de tamices.
6. TOMA DE INFORMACION
Utilizar el formato sugerido por el Laboratorio de Suelos de la Universidad, para
esta práctica.
TAMIZ PORCENTAJE QUE PASA Normal Alterno BG-1 BG-2 37.5 mm 25.0 mm 19.0 mm 9.5 mm 4.75 mm 2.0 mm 425 m 75 m
1 1/2" 1
3/4" 3/8" No.4
No.10 No.40 No.200
100 70-100 60-90 45-75 30-60 20-45 10-30 5-15
- 100
70-100 50-80 35-65 20-45 10-30 5-15
ANÁLISIS GRANULOMETRICO
Descripción SUB BASE GRANULAR Muestra Número 001
Fuente
CAMPUS UNIVERSIDAD
MILITAR Fecha Muestreo
MAY.24-
13
Localización CAJICA Fecha Ensayo MAY.24-13
OBRA
W MUESTRA INICIAL=
4168,
8
W MUESTRA
INICIAL= 4167,5
Mm Tamiz Peso Retenido % Retenido
% Pasa
Total
63,50 2 1/2" ## 0,0 0,0 100
50,80 2" 0,00 0,00 100,0
37,50 1 1/2" 0,00 0,00 100,0
25,40 1" 203,58 4,88 95,1
19,00 3/4" 225,13 5,40 89,7
9,50 3/8" 716,56 17,19 72,5
4,75 No. 4 765,24 18,36 54,2
2,00 No. 10 677,45 16,25 37,9
No. 20 492,07 11,80 26,1
0,43 No. 40 399,31 9,58 16,5
No. 60 210,84 5,06 11,5
No. 140 411,96 9,88 1,6
0,07 No. 200 48,68 1,17 0,4
Fondo Fondo 16,70 0,40 0,0
HUMEDAD NATURAL
PESO MUESTRA HUMEDA 5252,6
PESO MUESTRA SECA 4168,8
% HUMEDAD 26,00
Observaciones:
Elaboró Reviso
MARIO ALBERTO CHAGUALA SANCHEZ
ING MAURICI BERNAL
LOPEZ
Laboratorista Director de obra
CALCULOS
6.1.3 Para determinar el porcentaje total que pasa por cada tamiz, se divide la
masa total que pasa por la masa total de la muestra y se multiplica el resultado por
100.
6.2 Se calcula los pesos retenidos o parciales en cada tamiz.
Calcule los pesos acumulados.
Calcule el porcentaje retenido sobre cada tamiz con la siguiente expresión:
% Retenido = (Peso acumulado retenido en cada tamiz / Peso total) * 100.
Se calcula el porcentaje que pasa. Restando en forma acumulativa de 100% los
porcentajes retenidos sobre cada tamiz.
% Pasa – 100% Ret. Acumulado.
6.3 Porcentaje de humedad higroscópica – La humedad higroscópica se considera
Como la pérdida de masa de una muestra secada al aire cuando se seca
posteriormente al horno, expresada como un porcentaje de la masa de la muestra
secada al horno. Se determina de la manera siguiente.
= Humedad Higroscópica = (W-W1/W1)*100
Donde:
W = masa del suelo seco al aire, y
W1 = masa del suelo seco en el horno
7. ANALISIS DE RESULTADOS
7.1 El tamaño máximo de las partículas contenidas en la muestra es de 1”.
7.1.2 Los porcentajes retenidos y/o que pasan, para cada uno de los tamices
Utilizados.
7.1.3 Toda información adicional que se juzgue de interés. Los resultados se
presentarán: (1) en forma tabulada, o (2) en forma gráfica; siendo esta última
forma, la indicada cada vez que el análisis comprenda un ensayo completo de
sedimentación. Las pequeñas diferencias resultantes en el empate de las curvas
obtenidas por tamizado y por sedimentación, respectivamente, se corregirán en
forma gráfica.
7.2 Los siguientes errores posibles producirán determinaciones imprecisas en un
análisis granulométrico por tamizado.
7.2.1 Aglomeraciones de partículas que no han sido completamente disgregadas.
Si el material contiene partículas finas plásticas, la muestra debe ser disgregada
antes del tamizado.
7.2.2 Tamices sobrecargados. Este es el error más común y más serio asociado
con el análisis por tamizado y tenderá a indicar que el material ensayado es más
grueso de lo que es en realidad. Para evitar esto, las muestras muy grandes
deben ser tamizadas en varias porciones y las porciones retenidas en cada tamiz
se juntarán luego para realizar la pesada.
7.2.3 Los tamices han sido agitados por un periodo demasiado corto o con
movimientos horizontales o rotacionales inadecuados. Los tamices deben agitarse
de manera que las partículas sean expuestas a las aberturas del tamiz con varias
orientaciones y así tengan mayor oportunidad de pasar a través de él.
7.2.4 La malla de los tamices está rota o deformada; los tamices deben ser
frecuentemente inspeccionados para asegurar que no tienen aberturas más
grandes que la especificada.
7.2.5 Pérdidas de material al sacar el retenido de cada tamiz.
7.2.6 Errores en las pesadas y en los cálculos.
8. CONCLUSIONES
Identificar el procedimiento que debe seguirse en las operaciones de tamizado de
suelos, con el fin de determinar su composición granulométrica.
Ser capaz de cuantitativa de la distribución de tamaños de partículas de suelo.
Reconocer el método para determinar los porcentajes de suelo que pasan por los
distintos tamices de la serie empleada en el ensayo, hasta el de 75 μm (No.200).
Reconocer y aplicar adecuada mente la normas ASTM D 422-63 (Re aprobada
1998) y AASHTO T 88 00 (2004) en el día a día en nuestra vida profesional.
PRACTICA No.5
ANALISIS GRANULOMETRICO POR HIDROMETRONORMA INV. E-124-07
Objetivo General
Realizar el ensayo de Granulometría por el método del hidrómetro, en el cual determinaremos el diámetro las partículas y con qué velocidad se desplazan al fondo en el recipiente.
Objetivos específicos
Conocer la norma que rige los ensayos de granulometría en este caso la norma INVIAS E- 124-0.
Conocer el procedimiento que debe seguirse en las operaciones de determinación del porcentaje de partículas de suelo dispersados con el fin de determinar su composición por tamaños basados en la ley de Stokes.
Establecer la determinación cuantitativa de la distribución de tamaños de partículas finas de suelos.
Equipos
Balanza
Tamices
Aparato agitador
Hidrómetro
Cilindro de vidrio para sedimentación
Termómetro de inmersión
Coronó metro o reloj
Horno
Cuarto de temperatura constante
Recipientes.
Materiales:
Agente dispersante
Agua desmineralizada o destilada
La separación de la muestra para aplicar el método escrito en esta norma puede hacerse en el tamiz número cuatro (4.75 mm) en el número 40 (425 um), o en el tamiz número 200 (75 um).
Para la realización de este ensayo podemos tomar una muestra pasa tamiz número 40 de 100g o pasa tamiz número 200 de 50g.
Utilizamos un agente des floculante, (hexametafosfato de sodio) al 4%, éste se usa con el fin de garantizar que la muestra no se convierte en grumos.
Tomamos los 50 gramos de la muestra de suelo en un vaso precipitado y agregamos 40 gramos de hexametafosfato de sodio al 4%, introducimos esta mezcla en un vaso de dispersión y lo yo vamos a al aparato agitador durante el tiempo de un minuto luego de esto lo dejamos por 24 horas.
Después de las 24h, se introduce la muestra en una probeta de 1000ml y se agita con un agitador manual durante un minuto. Se debe agitar por 60 ciclos.
Para este ensayo vamos a utilizar el hidrómetro 152 H
El cual debe estar debidamente calibrado.
Introducimos el hidrómetro en la probeta que contienen la muestra y procedimos a tomar las lecturas.
Datos de laboratorio:
HIDROMETRO 152 H
Defloculante
Hexametafosfato de Sodio
AL 4% PH 8-9
Peso de la muestra 50
Recipiente # 21
Peso recipiente 105,08
Peso recipiente + suelo seco 152,41
Peso suelo seco Gs 47,33
Tamaño max (mm) PASA 40 (425um)
El suelo que se trabaja en esta práctica es el mismo que se utilizó en el laboratorio 3, en el cual tenemos un Gs=2,37
Para continuar con del ensayo debemos tener en cuenta las siguientes correcciones:
CORRECCIÓN POR MENISCO: Cm=1,0g / l
En este caso el hidrómetro utilizar es el hidrómetro tipo 152 H: = 1,0 g/l
CORRECCIÓN POR TEMPERATURA:Ct=0,0g / l
En este ensayo la muestra se introdujo en un baño Tormo estático manteniendo la temperatura a 20°C, por esta razón podemos tomar la la corrección por temperatura de la tabla 2 de la norma INVIAS 124.
CORRECCIÓN POR AGENTE DISPERSANTE Y POR DESPLAZAMIENTO DEL PUNTO CERO: Cd
Cd=τ ´+Cm+¿−Ct
τ ´=lecturadel hidrómetro , enaguadefloculanteúnicamente
Cd=8,0 g/ l+1g /l+¿−0
Cd=9 g/ l
Calculos
Lectura del hidrómetro corregida: R
R=R ´+Cm
R' = lectura del hidrómetro no corregido (experimental)
Cm = corrección por menisco (1 g/litro para hidrómetro tipo 152H)
R=50+1R=51
Cálculo del diámetro de las partículas (D)
De acuerdo con la ley de Stokes.
D=√ [ 30η981 (Gs−1 ) γw ]∗L
T
D = Diámetro máximo de grano en milímetros
η = coeficiente de viscosidad del medio de suspensión
L = distancia desde la superficie de la suspensión hasta el nivel del cual la densidad de la suspensión está siendo medida, en mm. Esta distancia se conoce como profundidad efectiva (tabla 1).
T = tiempo transcurrido desde el comienzo de la sedimentación hasta la toma de la lectura, en minutos.
Gs = Gravedad específica de las partículas de suelo.γw=¿Gravedad específica del agente de suspensión.
También podemos calcular el diámetro con la siguiente ecuación:
D=K∗√[ LT ]Dónde:
L=¿Profundidad efectiva en mm.
T=¿Tiempo transcurrido en minutos.
K=¿Constante para facilitar el cálculo, la cual depende del Valor de la gravedad específica del suelo y de la temperatura de la suspensión. Estos valores se encuentran en la tabla 3 norma INVIAS 124.
K=√[ 30η981 (Gs−1 ) γw ]
K=√[ 30(0,1)981 (2,37−1 )1 g/cm3 ]K=√[ 3
1343,97 ]K=0,0472
D=K∗√[ LT ]D=0,0472∗√[ 79
1 ]D=0,41mm
Calculo del porcentaje más fino al tamaño D o porcentaje de suelo en suspensión.Para calcular este porcentaje utilizamos la siguiente ecuación la cual es dada de acuerdo al tipo de hidrómetro utilizado en este caso el hidrómetro 152 H.
%mas fino=Rcorre∗αW 0
∗100
Rcorre=¿ Lectura corregida.
α=¿ Factor de corrección por gravedad específica.
W 0=¿ Masa de la muestra de suelo secado al horno.
Lectura del hidrómetro corregido se calcula la siguiente forma:
Rcorre=R−Cd±C t
Rcorre=51−9±0
Rcorre=42
Donde
α=
2.6500−1.0002.6500
∗G s
Gs−1.000
α=
2.65−1.02.65
∗2,37
2,37−1.0
α=1,07
Reemplazando en la ecuación tenemos:
%mas fino=Rcorre∗αW 0
∗100
%mas fino=51∗1,0747.33
∗100
%mas fino=94,95
Corrección por menisco Cm 1 g/lCorrección por desflocula Cd 8 g/l como el Gs es = 2,37 verificamos en la tabla 3 el K
α 1.07peso suelo 47.33
RcorregidaTIEMPO TEMP R' τ' Ct Cd R R-Cd+Ct L K D PASA
min ⁰C g/l g/l g/l g/l g/l g/l cm mm %0 21.2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1001 21.2 50 8 0 9 51 42 79 0.047 0.418 94.9503492 21.2 48 8 0 9 49 40 84 0.047 0.305 90.4289035 20 44 8 0 9 45 36 89 0.047 0.198 81.386013
15 20 41 8 0 9 42 33 94 0.047 0.118 74.60384530 20 38 8 0 9 39 30 99 0.047 0.085 67.82167860 20 33 8 0 9 34 25 107 0.047 0.063 56.518065
120 20 31 8 0 9 32 23 111 0.047 0.045 51.996619
0.0100.1001.0000
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
f(x) = 17.6779101214733 ln(x) + 110.075612178399
Series2Logarithmic (Series2)
Diametro mm
% Pa
sa
De acuerdo a la tabla anterior porcentaje de arcillas (<0.075 mm)Limos y Arcillas = 67,28%.
De acuerdo a la tabla anterior porcentaje de limos (>0.075mm) Arenas = 32,72 %.
Conclusiones
En este ensayo se determina la distribución de tamaño de las partículas de las fracciones finas de los suelos menores a 0.075mm.
Para este suelo podemos ver que la mayoría de sus partículas (67,28%) son mayores a 0.002mm por lo cual es posible que se trate de un limo, lo que debe ser comprobado mediante las pruebas índice.
ENSAYO DE PROCTOR MODIFICADO # 8
NORMA INV E- 141 e INV E- 142
Los procedimientos de laboratorio para compactación de suelos más conocidos son el proctor estándar y proctor modificado (Normas INV E- 141 e INV E- 142. Estos ensayos son utilizados para reducir el porcentaje de vacíos de un suelo y mejorar sus propiedades mecánicas como la resistencia al corte, la compresibilidad y el potencial de expansión, de compactación de suelos, a fin de garantizar una estructura de máxima densidad que presente deformaciones mínimas cuando se somete a diferentes cargas.
Los ensayos de compactación en laboratorio proctor; establecen la relación entre el peso unitario seco y contenido de humedad ideal que alcance la densidad o peso unitario máximo.
En este ensayo utilizaremos el método D
Este método de ensayo se aplica a mezclas de suelos que tiene n el 40% o menos retenido en el tamiz de 4.75mm (No 4) al usar los Métodos A o B, y
30% o menos de retenido en el tamiz de 19mm (3/4") cuando se emplee el Método C o el D. El material retenido en estos tamices deberá ser definido como sobre tamaños (partículas gruesas).
MATERIAL UTILIZADO
Recebo secado al horno
Disgregado manual
Material que pasa por el tamiz ¾ 4,5kg
Proctor Modificado.
Para el ensayo del proctor modificado se debe tener en cuenta cuatro métodos A, B, C y D los cuales dependen de la Granulometría el suelo o del tamaño de las partículas del mismo.
Para este ensayo utilizaremos el método D
Tomamos una cantidad de material.
7700gr a este material le agregamos el 5% de humedad.
Para el 5% de humedad.
Δw=ww
w+1∗w %
Δw=385mili
Recipiente # 7
Peso = 45,57gr
Peso del recipiente + suelo húmedo = 288,39
Peso del recipiente + suelo seco = 276,13
Para el 7%n de humedad
7334,8gr
Δw=ww
1+w∗wd−wn
Δw= 7334,81+0,05
∗0,07−0,05
Δw=139,71mili
Recipiente # 22
Peso = 42,95gr
Peso del recipiente + suelo húmedo = 359,94
Peso del recipiente + suelo seco = 339,53
Para el 9% de humedad.
7356,3
Δw= 7356,31+0,07
∗0,09−0,07
Δw=137,50mili
Recipiente # 2
Peso = 70,07gr
Peso del recipiente + suelo húmedo = 313,70
Peso del recipiente + suelo seco = 293,42
Para el 11% de humedad.
7118,5
Δw= 7118,51+0,09
∗0,11−0,09
Δw=130,6mili
Recipiente # 38
Peso = 33,96gr
Peso del recipiente + suelo húmedo = 406,78
Peso del recipiente + suelo seco = 373,75
Energía de compactación.
Ec=WHNnV
Ec=(5 kg ) (0,305cm )(3)(56)
2118,59
Ec=0,12kg
cm2
Muestra
Compactación de material
CÁLCULOS
Para la realización de los cálculos del laboratorio se utilizaron las siguientes formulas:
Calcúlese la humedad y el peso unitario seco del suelo compactado para cada prueba, así:
w= A−BB−C
∗100
γ d=γ h
w−100∗100
Dónde:
w = Porcentaje de humedad en la muestra con base en el peso seco del suelo en el horno.
A = Peso del recipiente y del suelo húmedo.
B = Peso del recipiente y del suelo seco.
C = Peso del recipiente.
= Peso unitario seco, en Kg. /m3 (lb. /pie3) del suelo compactado.
= Peso unitario húmedo, en Kg. /m3 (lb. /pie3) del suelo compactado.
PESO ESPECIFICO
EnsayoPeso del Molde gr)
Peso molde +
Sh gr
Peso Sh gr
Volumen del Molde cm3
Densidad Humedad gr/cm3
1 2824,6 7273,3 4448,7 2119,78187 2,099
2 2824,6 7444,3 4619,7 2119,78187 2,179
3 2824,6 7558,09 4733,49 2119,78187 2,233
4 2824,6 7460,5 4635,9 2119,78187 2,187
CONTENIDO DE HUMEDAD
Numero de recipiente
Peso del recipiente
(gr)
Peso recipiente + Sh (gr)
Peso recipiente +Sc (gr)
Peso del Sc (gr) Peso del
Agua (gr)
Contenido de
humedad %
Peso unitario Seco
(gr/cm3)
7 45,57 288,39 278,30 232,73 10,09 4,34 2,011
22 42,95 349,94 330,94 287,99 19,00 6,60 2,044
2 60,07 313,7 293,7 233,63 20,00 8,56 2,057
38 32,96 406,78 370,7 337,74 36,08 10,68 1,976
Peso unitario seco Máximo = 2,061Humedad Optima =8,5
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Este ensayo tiene por finalidad determinar el contenido de humedad de una muestra de suelo. El cual está formado por la suma de sus aguas libre, capilar e giroscópica.
Con el porcentaje de humedad, nos podemos hacer una idea de que tan absorbente puede ser un suelo, y además de que tanto espacio vacío tiene.
ENSAYO DE CORTE DIRECTO # 10
LABORATORIO Nº 10MECANICA DE SUELOS
CONTENIDO
RESUMEN
Este método describe y regula el método de ensayo para la determinación de la resistencia al corte de una muestra de suelo, sometida previamente a un proceso de consolidación, cuando se le aplica un esfuerzo de cizalladura o corte directo mientras se permite un drenaje completo de ella. El ensayo se lleva a cabo deformando una muestra a
velocidad controlada, cerca a un plano de cizalladura determinado por la configuración del aparato de cizalladura. Generalmente se ensayan tres o más especímenes, cada uno bajo una carga normal diferente para determinar su efecto sobre la resistencia al corte y al desplazamiento y las propiedades de resistencia a partir de las envolventes de resistencia de Mohr.
INTRODUCCION
Este ensayo tiene como ventaja su fácil ejecución e interpretación, su rapidez en el caso de ensayos drenados por el corto camino a recorrer por el agua. Entre las desventajas se puede citar que la superficie de rotura no es necesariamente la más débil y la distribución de tensiones no es uniforme.
Además, el área de la muestra cambia a medida que el ensayo progresa; este cambio es complejo de calcular sobre todo en el caso de muestras circulares. Durante el ensayo se miden las deformaciones horizontales y verticales de la muestra.
OBJETIVO
Conocer la norma y la regulación del método para la determinación de la resistencia al corte de una muestra de suelo cuando es sometida a un proceso de consolidación y aplicación de un corte directo.
MARCO TEORICO
Corte Directo (INVIAS E 154)
El ensayo de corte directo se ha vuelto cada vez menos popular por las siguientes razones:
a. El área de la muestra cambia a medida que el ensayo progresa, sin que esto sea demasiado significativo, ya que la mayoría de las muestras fallan a deformaciones muy bajas.
b. La superficie de falla real no es un plano; como se supuso o se intentó obtener con el tipo de caja que se diseñó, ni tampoco se tiene una distribución uniforme del esfuerzo cortante a lo largo de la superficie de falla como también se supuso.
c. El ensayo usa una muestra muy pequeña, con el consiguiente resultado de que los errores de preparación son relativamente importantes.
d. El tamaño de la muestra excluye la posibilidad de hacer mucha investigación de
las condiciones de presión de poro durante el ensayo.e. No es posible determinar el módulo de elasticidad ni el de la relación de
Poisson.
Los ensayos de corte directo pueden clasificarse, al igual que en los ensayos triaxiales de la siguiente forma.
1. No consolidado – no drenado: U, el corte se inicia antes de consolidar la muestra bajo la carga normal Pv. Si el suelo es cohesivo y saturado, se desarrollará exceso de presión de poro. Este ensayo es análogo al ensayo triaxial UU.
2. Consolidado – no drenado: se aplica la fuerza normal y se observa el movimiento vertical del Deformimetro hasta que se detenga el asentamiento antes de aplicar fuerza cortante. Este ensayo puede utilizarse entre los ensayos triaxiales consolidado – no drenado y consolidado – drenado.
3. Consolidado – drenado: la fuerza normal se aplica y se demora la aplicación del corte hasta que se haya desarrollado todo el asentamiento; se aplica a continuación la fuerza cortante tan lento como sea posible para evitar el desarrollo de presiones de poro en la muestra. Este ensayo es análogo al ensayo triaxial consolidado – drenado.
EQUIPO EMPLEADO Y PROCEDIMIENTO
Figura 1. Detalle del ensayo de corte directo y la caja de corte
EQUIPO A UTILIZAR
Aparato residual de corte directo (ASTM D3080), puede ser de operación manual o con motor.
Deformímetro para lectura esfuerzo normal. Deformímetro central vertical apoyado sobre el yunque de carga para medir
consolidación – expansión durante el corte. Anillo de carga y deformímetro para lectura de esfuerzo cortante. 2 piedras porosas para mantener el suelo aislado de la caja de corte. Dos cajas de corte, cuadrada o circular, dependiendo de la forma de la
piedra porosa. Contrapesos Calibrador y nivel pequeño
Toma de peso de la arena en balanza digital
Maquina de corte
Calibrando la máquina de corte
Toma de lecturas en la máquina de corte
DATOS
DATOS INICIALES.
Primer punto con un esfuerzo de 0.5 kg/cm2..
Carga axial = 9.8 kg.
Etapa de consolidación.
Lectura inicial=0.0.
Lectura final =62 x10-4”. Después de 1 minuto.
Etapa de corte.
ESFUERZO DE 0,5kg/cm2
CARGA
DEFORMACION HORIZONTAL
DEFORMACION VERTICAL
TIEMPO
X10-4" X10-3" X10-4"
5 0 0 6"
10 1 0 15"
15 2 0 28"
20 5 1 43"
25 8 1 1'10"
30 16 1 1'24"
35 25 1 1'49"
RESULTADOS
En el siguiente laboratorio se utilizaron las siguientes formulas:
Calculo Fuerza Cortante (kg):
Fuerza (Fc) = 2.166 + (lectura anillo carga * 0.08)
Calculo Esfuerzo Normal (n):
n = W+aditamentos (kg)
area(c m2)
Caculo Esfuerzo Cortante (
Fuerza (FC )(kg)
area(cm2)
Área : π*(r2)
Área: 19.63 cm2
Cohesión (C) = De la grafica
Cálculos para la Muestra N. 1
Fuerza (Fc) = 2.166 + (5 * 0.08)
Fuerza (Fc) = 2.566 Kgf
n = 0.5 Kgf/cm2
2.566kg
19.63cm2
0.1307 kg/cm2
= kg/cm2
Cohesión (C) = De la gráfica =1.2645 Kg/cm2
Estos cálculos los repetimos para las Muestras N.2 y N.3, así como para las diferentes
lecturas de anillo de carga, obteniéndose las siguientes tablas.
Carga axial = 9.8 kg.
Lectura inicial=0.0.
FALLA # 1
DATOS DE LA MUESTRA
Diam. o lado 5 Peso Suelo Seco :
Area (cm²): 19.63 Carga Normal :(Kg)
Altura (cm) : 2.46 Esfuerzo Normal :(Kg/cm²)
Volumen(cm³) 48.29 Peso Unitario Húmedo:(gr/cm³
Peso Suelo Húmedo: Peso Unitario Seco:(gr/cm³)
CARGA DEFORMACIODEFORMACIO TIEMPO Anillo de DeformimetroDeformimetro Fuerza
Carga *10-4´´ Hz * 10-3´´ Vert * 10-4´´ Cortante (Kgf)
5 0 0 6" 5 0 0 2.560
10 1 0 15" 10 1 0 2.960
Etapa de consolidación.
Lectura final =62 x10-4”. Después de 1 minuto.
Etapa de corte.
ESFUERZO DE 0,5kg/cm2
X10-4" X10-3" X10-4"
Punto 2
Carga axial = 19.6 kg.
Lectura inicial=0.0.
CARGA DEFORMACIODEFORMACIO TIEMPO
5 0 0 6"
10 1 0 15"
15 2 0 28"
20 5 1 43"
25 8 1 1'10"
30 16 1 1'24"
35 25 1 1'49"
40 31 1 2'05"
45 38 2 2'22"
50 43 2 2'41"
55 50 2 3'00"
60 57 2 3'21"
54 65 3 3'45"
70 71 5 4'08"
75 78 5 4'29"
Segundo punto con un esfuerzo de 1.0 kg/cm2..
Etapa de consolidación.
Lectura final =104 x10-4”. Después de 1 minuto.
Etapa de corte.
ESFUERZO DE 1,0kg/cm2
X10-4" X10-3" X10-4"
Realizamos el mismo procedimiento del punto anterior.
FALLA # 2
DATOS DE LA MUESTRA
Diam. o lado 5 Peso Suelo Seco :
Area (cm²): 19.63 Carga Normal :(Kg) 19.60
Altura (cm) : 2.46 Esfuerzo Normal :(Kg/cm²) 1.00
CARGA DEFORMACIODEFORMACIO TIEMPO Volumen(cm³) 48.29 Peso Unitario Húmedo:(gr/cm³)
Peso Suelo Húmedo: Peso Unitario Seco:(gr/cm³)
5 0 0 6" Anillo de DeformimetroDeformimetro Fuerza Esfuerzo Esfuerzo
10 1 0 15" Carga *10-4´´ Hz * 10-3 Vert * 10-4 Cortante (Kgf) Normal бn Cortante t
15 2 0 28" 5 0 0 2.560 1.00 0.131
20 5 1 43" 10 1 0 2.960 1.00 0.152
25 8 1 1'10" 15 2 0 3.360 1.00 0.172
30 16 1 1'24" 20 5 1 3.760 1.00 0.193
35 25 1 1'49" 25 8 1 4.160 1.00 0.213
40 31 1 2'05" 30 16 1 4.560 1.00 0.233
45 38 2 2'22" 35 25 1 4.960 1.00 0.254
50 43 2 2'41" 40 31 1 5.360 1.00 0.274
55 50 2 3'00" 45 38 2 5.760 1.00 0.295
60 57 2 3'21" 50 43 2 6.160 1.00 0.315
54 65 3 3'45" 55 50 2 6.560 1.00 0.336
70 71 5 4'08" 60 57 2 6.960 1.00 0.356
75 78 5 4'29" 54 65 3 6.480 1.00 0.332
80 83 7 5'01" 70 71 5 7.760 1.00 0.397
75 78 5 8.160 1.00 0.418
80 83 7 8.560 1.00 0.438
Etapa de corte.
ESFUERZO DE 1,0kg/cm2
X10-4" X10-3" X10-4"
Punto 3
Carga axial = 39.2 kg.
Lectura inicial=0.0.
CARGA DEFORMACIODEFORMACIO TIEMPO
10 0 0 6"
20 0 1 12"
30 0 1 17"
40 1 1 24"
50 2 3 35"
60 5 6 49"
70 9 11 1'13"
80 15 17 1'50"
90 25 28 3'18"
Tercer punto con un esfuerzo de 2.0 kg/cm2..
Etapa de consolidación.
Lectura final =204 x10-4”. Después de 1 minuto.
Etapa de corte.
ESFUERZO DE 2,0kg/cm2
X10-4" X10-3" X10-4"
Realizamos el mismo procedimiento del punto 1.
Desplazamiento Esfuerzo
Horizontal Cortante t
0 0,2801
10 0,3446
20 0,4335
30 0,5379
40 0,6491
60 0,7311
80 0,8046
100 0,8466
140 0,9691
180 1,0044
220 1,0491
280 1,0891
300 1,1201
350 1,1424
400 1,1733
450 1,2023
500 1,2157
600 1,2868
700 1,2246
800 1,1868
Desplazamiento Esfuerzo
Horizontal Cortante t
0 0,0890
10 0,1090
20 0,3668
30 0,4268
40 0,5113
60 0,5690
80 0,6402
100 0,7579
140 0,8557
180 0,9252
220 1,0135
280 1,0246
300 1,1023
350 1,1379
400 1,1646
450 1,1824
500 1,2024
600 1,2268
700 1,2690
800 1,2712
900 1,2579
1000 1,2335
Desplazamiento Esfuerzo
Horizontal Cortante
0 0,237944444
10 0,289055556
20 0,331277778
30 0,3735
40 0,489055556
60 0,5535
80 0,626833333
100 0,7335
140 0,842388889
180 0,944611111
220 1,071277778
280 1,089055556
300 1,146833333
350 1,182388889
400 1,209055556
450 1,229055556
500 1,249055556
600 1,257944444
700 1,266833333
800 1,2335
CORTANTE NORMAL
0,2611 0,50000
0,4386 1,00000
0,8643 1,00000
CONCLUSIONES
El ensayo también es útil para la determinación en el material de la máxima resistencia al corte y de la resistencia residual a lo largo de los planos conocidos de baja resistencia.
La arena usada como material en el presente ensayo no tiene resistencia importante al corte residual porque no presenta cohesión, esto se debe al estado de sus partículas, así como su escaso tamaño.
Se deben tomar como mínimo tres muestras para determinar a los efectos sobre la resistencia al corte y las deformaciones el intervalo de las tareas normales usada se deberá hacer el apropiado y en concordancia para las condiciones del suelo a investigar.
PRÁCTICA # 12 ENSAYO COMPRESION INCONFINADA
ENSAYO DE LABORATORIO SEGÚN NORMAS: INVIAS E-152-07
1. OBJETIVOS
GENERAL:
Determinar la resistencia a la compresión inconfinada de un suelo cohesivo
aplicando una carga axial esperando que la probeta falle para analizar su
resistencia al corte.
ESPECÍFICOS:
-Determinar por medio de gráficos, tablas y datos, el comportamiento del suelo y
con ello la obtención de conclusiones.
-Determinar el módulo de elasticidad que tiene la muestra de suelo por medio de
la gráfica esfuerzo vs deformación unitaria
-Lograr observar el esfuerzo máximo que resiste la probeta al fallar y a partir de
ello clasificarlo según la norma.
-Determinar su comportamiento y resistencia al corte a partir de la falla que se
lleva a cabo.
2. MUESTRA
En este ensayo se evalúa las características principales o comportamientos de un
suelo al ser sometido a la compresión encofinada el cual es el procedimiento
mediante el cual se somete a carga uniaxial a una probeta cilíndrica de suelo
cohesivo e inalterado y se lleva a cabo sobre una plataforma casi universal la cual
ejerce una carga uniaxial sin generar presión lateral a la muestra que se desea
analizar, generando así un esfuerzo por unidad de área que a su vez produce un
cambio en la altura y área transversal de la muestra a medida que se aumenta
dicho esfuerzo a una determinada velocidad la cual es correspondiente al 10 por
ciento de su altura, y transcurrido cierto tiempo y aumenta el esfuerzo se espera
que la probeta falle.
3 MARCO TEÓRICO
Norma:
Norma INV E-152 Compresión inconfinada en muestras de suelo.
Ensayo de compresión inconfinada.
El ensayo de compresión no confinada, también conocido con el nombre de
ensayo de compresión simple o ensayo de compresión uniaxial, es muy
importante en Mecánica de suelos, 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 del 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.
Este ensayo puede definirse en teoría como un caso particular del ensayo triaxial.
Es importante comprender el comportamiento de los suelos sometidos a cargas,
ya que es en ellos o sobre ellos que se van a fundar las estructuras, ya sean
puentes, edificios o carreteras, que requieren de una base firme, o más aún que
pueden aprovechar las resistencias del suelo en beneficio de su propia capacidad
y estabilidad, siendo el estudio y la experimentación las herramientas para
conseguirlo, y finalmente poder predecir, con una cierta aproximación, el
comportamiento ante las cargas de estas estructuras.
Debido a la compleja y variable naturaleza de los suelos, en especial en lo referido
a la resistencia al esfuerzo cortante, existen muchos métodos de ensayo para
evaluar sus características. Aun cuando se utilizan otros métodos más
representativos, como el triaxial, el ensayo de compresión simple cumple el
objetivo buscado, sin tener que hacer un método tan complejo ni usar un equipo
que a veces puede ser inaccesible, lo que significa menor costo. Este método de
ensayo es aplicable solo a materiales cohesivos que no expulsan agua durante la
etapa de carga del ensayo y que mantienen su resistencia intrínseca después de
remover las presiones de confinamiento, como las arcillas o los suelos
cementados. Los suelos secos friables, los materiales figurados, laminados, los
limos, las turbas y las arenas no pueden ser analizados por este método para
obtener valores significativos de la resistencia a la compresión no confinada.
Este ensayo se realiza con el fin de determinar la resistencia o esfuerzo último de
un suelo cohesivo a la compresión no confinada, mediante la aplicación de una
carga axial con control de deformación y utilizando una muestra de suelo
inalterada tallada en forma de cilindro, generalmente con una relación
alto/diámetro igual a 2.
4 EQUIPO A UTILIZAR
Los materiales utilizados en el ensayo de compresión no confinada son los
siguientes.
Aparato de compresión:
El aparato de compresión puede ser una báscula de plataforma equipada con un
marco de carga activado con un gato de tornillo, o con un mecanismo de carga
hidráulica, o cualquier otro instrumento de compresión con suficiente capacidad de
control para proporcionar la velocidad de carga. En lugar de la báscula de
plataforma es común que la carga sea medida con un anillo o una celda de carga
fijada al marco. Para suelos cuya resistencia a la compresión no confinada sea
menor de 100 kPa (1kg/cm2) el aparato de compresión debe ser capaz de medir
los esfuerzos compresivos con una precisión de 1 kPa (0,01 kg/cm2); para suelos
con una resistencia a la compresión no confinada de 100 kPa (1kg/cm2) o mayor
el aparato de compresión debe ser capaz de medir los esfuerzos compresivos con
una precisión de 5 kPa (0,05 Kg/cm2).
Deformímetro:
El indicador de deformaciones debe ser un comparador de carátula graduado a
0,02mm, y con un rango de medición de por lo menos un 20% de la longitud del
espécimen para el ensayo, o algún otro instrumento de medición, como un
transductor que cumpla estos requerimientos.
Instrumentos de medición:
Micrómetro, u otro instrumento adecuado para medir las dimensiones físicas del
espécimen dentro del 0,1% de la dimensión medida. Los pie de metro o
calibradores Vernier no son recomendados para especímenes blandos que se
deformarán a medida que los calibradores se colocan sobre el espécimen.
Tomado de: http://www.google.com.co/imgres?
um=1&hl=es&biw=1280&bih=895&tbm=isch&tbnid=bbZ6Io2T1HVPcM:&imgrefurl=http://www.kalipedia.com/
tecnologia/tema/dibujo/micrometro.html%3Fx%3D20070822klpingtcn_166.Kes%26ap
%3D2&docid=eWwd4_gv_bFgEM&imgurl.
Cronómetro:
Un instrumento de medición de tiempo, que indique el tiempo transcurrido con una
precisión de 1 seg para controlar la velocidad de aplicación de deformación
prescrita anteriormente.
Tomado de: http://www.google.com.co/imgres?
um=1&hl=es&biw=1280&bih=895&tbm=isch&tbnid=FxzPeSvAxSY3gM:&imgrefurl=http://
www.cronometros.com.mx/digitales/citizen.html
Balanza:
La balanza usada para pesar los especímenes, debe determinar su masa con una
precisión de 0,1% de su masa total.
Tomado de: http://www.google.com.co/imgres?
um=1&hl=es&biw=1280&bih=895&tbm=isch&tbnid=jIPSFBXy0LWa0M:&imgrefurl=http://
balanzasbasculas.blogspot.com/2010/05/balanzas-basculas.html
Equipo misceláneo:
Incluye las herramientas para recortar y labrar la muestra, instrumentos para
remodelar la muestra, y las hojas de datos.
5 PROCEDIMIENTO ENSAYO
a) Se tiene una muestra de suelo de shelby.
b) Se perfila cilíndricamente en el tornador para su posterior análisis.
c) Después de tener Ya su molde, de toman sus respetivas dimensiones 3
veces cada una para sacar un promedio con mayor exactitud.
d) Se pesa la muestra en estado húmedo y se determina su humedad.
e) Posteriormente se coloca la muestra en el aparato de compresión donde se
aplicara una carga vertical la cual varía dependiendo del tiempo y la
deformación y posee una determinada velocidad que equivale al 10 por
ciento de su altura.
f) Se continúa el ensayo hasta que la muestra falle totalmente.
g) Tomar los datos correspondientes para ser comparados con los datos
teóricos de su clasificación.
6. TOMA DE INFORMACION
Fuente: Propia elaboración.
1. Deformación unitaria ε
Dónde:
ε = deformación unitaria axial para la carga dada.
Delta L = cambio en longitud de la muestra.
Lo = longitud inicial de la muestra.
2. Área corregida:
Dónde:
ε = deformación unitaria axial para la carga dada.
Ao = área inicial de la probeta.
At = área en la parte superior de la probeta.
Am = área en la parte media de la probeta.
Ab = área de la parte inferior de la probeta.
3. Se calcula el esfuerzo, sigma C:
Dónde:
p = carga aplicada dada.
A = área de la sección correspondiente.
4. Módulo de poisson
:
Dónde:
ε3= deformación horizontal
ε1 = deformación vertical.
CÁLCULO DE LAS FÓRMULAS:
Datos de la muestra:
Localización: Cajicá
Sondeo: 3
Profundidad: 4,80 m
Peso del recipiente: 46, 22 gr
Peso recipiente + muestra suelo: 185, 50 gr
Peso muestra de suelo: 151, 66 gr
Peso muestra húmeda + recipiente: 156, 00 gr
Peso muestra seca+ recipiente: 131, 80 gr
Descripción de la muestra: arcillosa, café claro, húmeda, compacta, olor a
hierro, con partículas de material granular.
Diámetros y alturas.
d1= 50, 64 mm h1= 98, 41 mm
d2= 50, 19 mm h2= 98, 48 mm
d3= 50,15 mm h3= 98, 35 mm
Promedio de d₀ = 50, 30 mm promedio del₀ = 98, 40 mm
Área:
a=π∗d ₀ ²4
=
1987, 1 mm²
Volùmen:
v =
196311,6 mm³
Humedad:
W= WwWs
=24,2085,58
=
28,24 %
Velocidad (hallada con el 10 por ciento de la altura de la muestra.)
v =
984,10 mm/min
7. ANÁLISIS DE DATOS:
La consistencia del suelo es la firmeza con que se unen los materiales que lo
componen o la resistencia de los suelos a la deformación y la ruptura. La
consistencia del suelo se mide por muestras de suelo mojado, húmedo y seco. En
los suelos mojados, se expresa como adhesividad y plasticidad, tal como se define
infra. La consistencia del suelo puede estimarse en el campo mediante ensayos
sencillos, o medirse con mayor exactitud en el laboratorio.
Tomado de: http://www.google.com.co/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=web&cd=1&ved=0CCUQFjAA&url=http
%3ª%2F%2Fing.unne.edu.ar%2Fpub%2Fgeotecnia%2F2k8-04-10%2Fu-iv-
b.pdf&ei=AcKWT5OcO6SK0Qhe9NXFDg&usg=AFQjCNG-6wGWa04BVWEmK0PQPJxGGZh4qA
Tabla 1- consistencia del suelo según resistencia a la compresión inconfinada.
Fuente: norma inv e 152
Clasificación según INV E-152:
Nuestra muestra de suelo no consolidado no drenado es de consistencia muy
blanda, debido a que el esfuerzo último es de 1,74 E-3 el cual se encuentra dentro
de los márgenes estipulados por la tabla de la norma INV E- 152 en los valores
máximos para cada consistencia.
Clasificación según Poisson:
Fuente: http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/3363/6/36067-6.pdf
El suelo analizado s clasificado como arcilla debido a que su valor de Poisson, se
encuentra en el ratio de este mismo material, siendo de consistencia baja y
teniendo a su vez características típicas de una arcilla.
Calcificación de arcillas según su resistencia de compresión:
Fuente: http://www.conanma.com/descargas/cap_12_geotecnia.pdf
Es de clasificación muy blanda debido a que su resistencia se encuentra en los
márgenes de 10- 15 kg/cm2, y a su vez coincide las especificación de suelo dadas
en la tabla anexada anteriormente.
Gráficos:
Esfuerzo vertical vs deformación unitaria
0 1 2 3 4 5 6 70.0000E+00
1.0000E-02
2.0000E-02
3.0000E-02
4.0000E-02
5.0000E-02
6.0000E-02
7.0000E-02
8.0000E-02
9.0000E-02
1.0000E-01
esfuerzo (N/mm²)
esfuerzo (N/mm²)
Fuente: elaboración propia.
Círculo de mohr.
Fuente: elaboración propia.
Valores anexos
qu =8.8702E-02
Cu =9.30E+01
Ángulo de fricción φu=0
Módulo de Young=0,068636303
Poisson= 0,499331946
8. CONCLUSIONES.
-Al ser nuestro suelo clasificado como un suelo de arcilla muy blanda debido a que
su máximo esfuerzo es menor que 2,5 Kg/cm2, podemos decir que se encuentra a
poca profundidad y su maleabilidad es bastante alta, no posee gran resistencia al
corte, y por ello ofrece poca viabilidad para ejercer sobre el una fuerza grande
como el colocar o construir una estructura en dicho suelo.
-Al hallar cada una de las variables, y llevar a cabo cada una de las tablas
realizadas en este informe, podemos decir que en cierto punto las deformación o
datos tomados, puedes poseer errores conceptuales o humanos al realizar cada
una de las mediciones.
-Debido a que la carga lateral que se aplica a la probeta es 0, el circulo de morh
presenta tan definida su estructura y su punto de origen ya que solo está siendo
afectada por una carga axial y los datos arrojados por sus deformaciones solo nos
ofrecen poca información para que este sea graficado.
-Las gráficas de las deformaciones vs el esfuerzo son casi iguales, debido a que al
no sea sometido a una carga lateral la probeta manifiesta casi iguales los datos en
los tipos de deformaciones.
PRÁCTICA # 13 ENSAYO ENSAYO DE CORTE DIRECTO.
ENSAYO DE LABORATORIO SEGÚN NORMAS: INV E – 154.
1. OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL:
Determinar las características del la muestra de suelo analizado a través del trazo
de las gráficas, para lograr la interpretación y determinación de las envolventes de
resistencia y el desarrollo de criterios para analizar los resultados después de
realizados cálculos que ofrecen información acerca de de sus características y
comportamiento como muestra de suelo consolidada y drenada.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
Determinar el tipo de suelo que se está ensayando para sí poder realizar cada una
de las especificaciones al momento de determinar su calidad como asentamiento y
la resistencia que puede llegar a tener al ser sometido a un esfuerzo y velocidad.
Reconocimiento de cada uno de los materiales de laboratorio con su respectiva
utilidad para mecánica de suelos.
Interpretación de los datos obtenidos para su posterior manifestación en gráficos y
de esta forma realizar sus respectivos cálculos para la obtención de conclusiones
específicas y determinadas.
2. MUESTRA
Ensayo de corte directo.
Este ensayo consiste en colocar el espécimen del ensayo en una caja de
cizalladura directa, aplicar un esfuerzo normal determinado, humedecer o drenar
el espécimen de ensayo, o ambas cosas, consolidar el espécimen bajo el esfuerzo
normal, soltar los marcos que contienen la muestra y desplazar un marco
horizontalmente respecto al otro a una velocidad constante de deformación y
medir la fuerza de cizalladura y los desplazamientos horizontales a medida que la
muestra es cizallada.
Figura 1. Montaje.
Tomado de: http://www.unalmed.edu.co/~geotecni/GG-24.pdf
*Teoría de Coulomb
Coulomb fue el primero en estudiar el problema de las presiones laterales del
terreno y estructuras de retención. Coulomb se limitó a usar la teoría de equilibrio
que considera que un bloque de terreno en rotura como un cuerpo libre (o sea en
movimiento) para determinar la presión lateral limitante. La presión limitante
horizontal en fallo en extensión o compresión se determinan a partir de Ka y Kp
respectivamente.
*Fundamentos para el análisis del ensayo
El ensayo de corte directo impone sobre un suelo las condiciones idealizadas del
ensayo. O sea, induce la ocurrencia de una falla a través de un plano de
localización predeterminado. Sobre este plano actúan dos fuerzas (o esfuerzos):
un esfuerzo normal debido a una carga vertical (Pv) aplicada externamente y un
esfuerzo cortante debido a la aplicación de una carga horizontal (Ph). Estos
esfuerzos se calculan simplemente como:
σ n = Pv /A t f = Ph /A
Donde A es el área nominal de la muestra (o de la caja de corte) y usualmente no
se corrige para tener en cuenta el cambio de área causada por el desplazamiento
lateral de la muestra (Ph).La relación entre los esfuerzos de corte de falla ( t f ) y
los esfuerzos normales ( σ n ) en suelos, pueden representarse por la ecuación
siguiente:
tf = c + σ n * tg Φ
Fig. 5.21 Relación entre los esfuerzos de corte máximo y los esfuerzos normales.
La línea recta obtenida se conoce como Envolvente de falla
*Ecuación de falla de corte de Coulomb
En 1776 Coulomb observó que si el empuje que produce un suelo contra un muro
de contención produce un ligero movimiento del muro, en el suelo que está
retenido se forma un plano de deslizamiento esencialmente recto. El postuló que
la máxima resistencia al corte, t, en el plano de falla esta dada por
t = c + s tan j
Donde s es el esfuerzo normal total en el plano de falla
j Es el ángulo de fricción del suelo
c es la cohesión del suelo
La utilización de la ecuación de Coulomb no condujo siempre a diseños
satisfactorios de estructuras de suelo. La razón para ello no se hizo evidente hasta
que Terzaghi publicó el principio de esfuerzos efectivos.
s = s´+ u
C
nN1/L2
3
2
1
f 3
f 2
f 1
Φ
f C + n * tg
Esfuerzo normal
Donde u = presión intersticial
s´= esfuerzo efectivo
Pudo apreciarse entonces que, dado que el agua no puede soportar esfuerzos
cortantes substanciales, la resistencia al corte de un suelo debe ser el resultado
únicamente de la resistencia a la fricción que se produce en los puntos de
contacto entre partículas; la magnitud de ésta depende solo de la magnitud de los
esfuerzos efectivos que soporta el esqueleto de suelo. Por tanto, cuanto más
grande sea el esfuerzo efectivo normal a un plano de falla potencial, mayor será la
resistencia al corte en dicho plano. Entonces, si se expresa la ecuación de
Coulomb en términos de esfuerzos efectivos, se tiene:
t = c´ + s´ tan j´
En la cual los parámetros c´ y j´ son propiedad del esqueleto de suelo,
denominadas cohesión efectiva y ángulo de fricción efectiva, respectivamente.
Puesto que la resistencia al corte depende de los esfuerzos efectivos en el suelo,
los análisis de estabilidad se harán entonces, en términos de esfuerzos efectivos.
Sin embargo, en ciertas circunstancias el análisis puede hacerse en términos de
esfuerzos totales y por tanto, en general, se necesitará determinar los parámetros
de resistencia al corte del suelo en esfuerzos efectivos y en esfuerzos totales. Es
decir, los valores de c´, j´ y c,j. Estos se obtienen, a menudo en ensayos de
laboratorio realizados sobre muestras de suelo representativas mediante el
ensayo de corte directo.
*Componentes de la resistencia al corte
De la ley de Coulomb se desprende que la resistencia al corte de suelos en
términos generales tiene dos componentes:
a) Fricción (tg Φ) que se debe a la trabazón entre partículas y al roce entre ellas
cuando están sometidas a esfuerzos normales.
b) Cohesión
(C) que se debe a fuerzas internas que mantienen unidas a las partículas en una
masa.
Como en la ecuación” t f = c + σ n * tg Φ” existen dos cantidades desconocidas
(c y Φ), se requiere obtener dos valores, como mínimo de esfuerzo normal y
esfuerzo cortante para obtener una solución.
Como el esfuerzo cortante t y el esfuerzo normal σn tienen el mismo significado
dado en la construcción del círculo de Mohr, en lugar de resolver una serie de
ecuaciones simultáneas para c y para tg Φ, es posible dibujar en un plano de ejes
coordenados los valores de t contra σn para los diferentes ensayos (generalmente
con t como ordenada), dibujar una línea a través del lugar geométrico de los
puntos, y establecer la pendiente de la línea como el ángulo y la intersección con
el eje t como la cohesión c.
Para materiales no cohesivos, la cohesión debería ser cero por definición y la
ecuación de Coulomb se convierte en:
tf = σ n * tgΦ
Siendo N la fuerza vertical que actúa sobre el cuerpo, la fuerza horizontal
necesaria (T) para hacer deslizar el cuerpo, debe ser superior a N, siendo el
coeficiente de roce entre los dos materiales. Esta relación también puede ser
escrita de la forma siguiente:
T = N tgΦ
Siendo Φ, el ángulo de roce o ángulo formado por la resultante de las dos fuerzas
con la fuerza normal. La resistencia al deslizamiento es proporcional a la presión
normal.
Fig. 1. Mecanismos de los fenómenos de fricción
Tomado de: http://www3.ucn.cl/FacultadesInstitutos/laboratorio/fundamentosM8.htm
3. MARCO TEORICO.
Norma:
INV E – 154.Determinación de la resistencia al corte por el método de “corte
directo”. En este ensayo se busca la determinación de resistencia al corte de una
muestra de suelo sometida a una carga en corte directo, la cual se encuentra ya
sometida previamente a un proceso de consolidación siendo este uno de los
mayores agentes en la determinación de su resistencia, posteriormente la muestra
es preparada para ser sometida a un esfuerzo de cizalladura o corte directo
mientras se permite un drenaje completo de ella, a su vez esta se deforma debido
a la carga que va ejerciendo su esfuerzo a una velocidad controlada y aplicada por
el motor. También es de notar que son ensayas tres tipos de muestras
generalmente, cada uno bajo una carga normal diferente para determinar su
comportamiento y propiedades de resistencia a partir de las envolventes de
resistencia de Mohr.
4. EQUIPO A UTILIZAR
-Aparato de cizalladura: instrumento diseñado y construido para contener de
manera segura la muestra entre dos bloques porosos de tal modo que no se
aplique un torque a la muestra. El aparato de cizalladura debe estar en
condiciones de aplicar un esfuerzo normal a las caras del espécimen, medir el
cambio de espesor del espécimen, permitir el drenaje del agua a través de los
bloques porosos en las fronteras superior e inferior de la muestra y de sumergir la
muestra en agua. El aparato debe ser capaz de aplicar una fuerza de cizalladura
al espécimen a lo largo de un plano de cizalladura predeterminado (cizalladura
simple) paralelo a las caras de la muestra. Los marcos que contienen el
espécimen deben ser los suficientemente rígidos para prevenir su distorsión
durante el ensayo. Las diferentes partes del aparato de cizalladura, deben ser
construidas de un material que no esté sujeto a la corrosión por humedad o por
sustancias que se encuentren en el suelo, por ejemplo acero inoxidable, bronce,
aluminio, etc. No se permite la combinación de metales que puedan dar lugar a un
efecto galvánico.
Figura 2. Aparato de Cizalladura
Tomado de: http://www.unalmed.edu.co/~geotecni/GG-24.pdf
-Caja de cizalladura: una caja de cizalladura, circular o cuadrada, hecha de acero
inoxidable, bronce o aluminio, con dispositivos para el drenaje a través de su parte
superior e inferior. Esta caja debe estar dividida verticalmente por un plano
horizontal en dos mitades de espesor igual que se ajustan con tornillos de
alineación. La caja de cizalladura está provista con tornillos de separación, que
controlan el espacio entre sus mitades superior e inferior.
Figura 3. Caja de cizalladura
Tomado de: http://www.unalmed.edu.co/~geotecni/GG-24.pdf
-Bloques permeables (piedras porosas): Los bloques permeables permiten el
drenaje de la muestra de suelo a lo largo de los extremos superior e inferior de la
muestra. Los bloques permeables tienen también como función transferir los
esfuerzos de cizalladura horizontal del bloque a los bordes superior e inferior del
espécimen. Los bloques permeables deben consistir de carburo de silicio, oxido de
aluminio o un metal que no esté sujeto a la corrosión por sustancias del suelo. El
grado adecuado del bloque depende del suelo que se vaya a analizar. La
permeabilidad del bloque debe ser substancialmente mayor que la del suelo, pero
debe tener una textura lo suficientemente fina para prevenir una intrusión excesiva
en los poros del bloque. El diámetro o anchura del bloque poroso o de la platina
superior debe ser de 0.2 mm a 0.5 mm menos que la medida interior de la caja. Si
el bloque tiene como función transferir los esfuerzos horizontales del suelo, debe
ser lo suficientemente rugoso para desarrollar una adherencia por fricción. Este
efecto se puede conseguir con chorro de arena o maquinado del bloque, pero su
superficie no debe ser tan irregular que cause grandes concentraciones de
esfuerzos en el suelo.
Figura 4. Bloques permeables (piedras porosas)
Tomado de: http://www.unalmed.edu.co/~geotecni/GG-24.pdf
Nota 1: No se han establecido criterios exactos para definir la textura y la
permeabilidad de los bloques. Para un ensayo de suelo corriente, se consideran
apropiados los bloques de grado medio con una permeabilidad de
aproximadamente 5 x 10-4 a 1 x 10-3 cm/s, para analizar limos y arcillas, y
bloques de grado grueso con una permeabilidad de 5 x 10-2 a 1 x 10-1 cm/s para
arenas. Es importante que la permeabilidad del bloque poroso no se vea reducida
por la acumulación de partículas de suelo en los poros del bloque. En
consecuencia, es necesario un frecuente examen y limpieza (por lavado y
ebullición o por limpieza ultrasónica) para asegurar la permeabilidad necesaria.
a) MECANISMOS DE CARGA
Mecanismo para aplicar y medir la fuerza normal: La fuerza normal puede
aplicarse con un marco de carga activado por pesas o mediante un mecanismo
neumático de carga. El instrumento debe ser capaz de mantener la fuerza normal
dentro de una variación de ± 1% de la fuerza, rápidamente y sin excederla.
Mecanismo para cizallar la muestra: El instrumento utilizado debe ser capaz de
cizallar la muestra a una velocidad uniforme de desplazamiento con una
desviación menor de ± 5%, y debe permitir el ajuste de la velocidad de
desplazamiento desde 0.0025 a 1.0 mm/min. La velocidad que se aplique depende
de las características de consolidación de los suelos. La velocidad normalmente
se mantiene con un motor eléctrico y un motor reductor y la fuerza de cizalladura
se determina por un instrumento indicador de carga como una celda o un anillo de
carga.
El peso de la parte superior de la caja de cizalladura debe ser menos de 1% de la
fuerza normal aplicada: Esto puede requerir que la parte superior de la caja de
cizalladura sea modificada y soportada por una fuerza vertical de sentido contrario
a la gravitacional.
Nota 2: La cizalladura del espécimen de ensayo a una velocidad mayor que la
especificada, puede producir resultados de cizalladura del material parcialmente
drenados, que difieren de la resistencia del material drenado.
b) Instrumento de medición de la fuerza de cizalladura: Un anillo de carga o
celda de carga comprecisión de 2.5 N (0.25 Kg) o 1% de la fuerza de cizalladura
en condiciones de ruptura, lo que sea mayor.
Figura 5. Anillo de carga
Tomado de: http://www.unalmed.edu.co/~geotecni/GG-24.pdf
c) Anillo de corte, para recortar las muestras de tamaño mayor a las dimensiones
internas de la caja de cizalladura con un mínimo de alteración. Puede necesitarse
una plantilla o moruna mordaza exterior para mantener el alineamiento de la
muestra con la caja de cizalladura.
Figura 6.aniillo de corte
Tomado de: http://www.google.com.co/imgres?um=1&hl=es&biw=1024&bih=743&tbm=isch&tbnid=fre05hL_ryd2iM.
d) Equipo misceláneo que incluye un cronometro, con un segundero, agua
destilada o desmineralizada, espátulas, cuchillos, enrrasadores, sierras de
alambre, etc. utilizados para la preparación de la muestra.
Cizalla ó cortador cilíndrico: Para tallar la muestra hasta el diámetro interior del
anillo del consolidó metro, con el mínimo de alteración. El cortador deberá tener
una superficie altamente pulida y deberá cubrirse con un material de baja fricción.
Figura 7. Cortador de muestras
Tomado de: http://www.google.com.co/imgres?
q=cortador+cilindrico&hl=es&gbv=2&biw=1280&bih=629&tbm=isch&tbnid=uT4EfozQC0473M:&imgrefurl=http://
www.arteroshop.com/tienda/peluqueria/manicura_y_estetica/complementos/
cortador_cilindrico_para_kit_manicura.html&docid=NVTuFVAm3HJWFM&imgurl=http.
Juego de pesas: son necesarias para aplicar las cargas al suelo en estudio. Son
de distintos pesos, lo que permite ir colocándolas en forma gradual, conforme se
avanza en el ensayo, y después poder ser descargados.
Figura 8. Juego de pesas.
Tomado de:
http://www.google.com.co/imgres?
q=juego+de+pesas+para+laboratorio&hl=es&gbv=2&biw=1280&bih=629&tbm=isch&tbnid=XjPJhXA4XZK7HM:&imgrefurl=ht
tp://anayco.net/servicios.php%3Fpagina%3D3&docid=_maMu2qeUP5JvM&imgurl=http.
Cronómetro: un instrumento de medición de tiempo, que indique el
tiempo transcurrido con una precisión de 1 segundo para controlar la aplicación de
las cargas.
Figura 9. Cronometro.
Tomado de: http://www.google.com.co/imgres?
um=1&hl=es&biw=1280&bih=895&tbm=isch&tbnid=FxzPeSvAxSY3gM:&imgrefurl=http://www.cronometros.com.mx/
digitales/citizen.html
Instrumentos de medición: micrómetro, u otro instrumento adecuado para medir
las dimensiones físicas del espécimen dentro del 0,1% de la dimensión medida.
Los pie de metro o calibradores Vernier no son recomendados para especímenes
blandos que se deformarán a medida que los calibradores se colocan sobre el
espécimen.
Figura 10. Calibrador.
Tomado de: http://www.google.com.co/imgres?
um=1&hl=es&biw=1280&bih=895&tbm=isch&tbnid=bbZ6Io2T1HVPcM:&imgrefurl=http://www.kalipedia.com/
tecnologia/tema/dibujo/micrometro.html%3Fx%3D20070822klpingtcn_166.Kes%26ap
%3D2&docid=eWwd4_gv_bFgEM&imgurl.
5. PROCEDIMIENTO ENSAYO
1. Ubicación de la muestra en la caja de corte, La caja de corte debe estar
totalmente anclada para que estén totalmente alineados los marcos: suprior e
inferior.
2. Se coloca la piedra porosa; esta debe ubicarse siempre aun en ensayos no
drenados, ya que aseguran la correcta posición de la muestra. Se debe verificar
que la piedra porosa este totalmente saturada.
3. Se coloca una placa corrugada entre la piedra porosa y la muestra. La función
de la placa corrugada es mejorar la adherencia y los planos teóricos de falla; las
ranuras deben ser perpendiculares a la dirección del esfuerzo cortante.
4. Se retira la muestra del molde y se introduce en la caja de corte.
5. Se coloca la placa corrugada cumpliendo los mismos parámetros anteriores, y
la piedra porosa.
6. Se coloca la placa superior de carga. El peso de ella debe incluirse dentro de la
carga normal aplicada.
7. La caja se lleva al aparato de corte, desanclando los marcos para poder realizar
el ensayo, y sujetando la parte inferior de la caja al equipo.
8. Una vez se alcance la consolidación, se ajusta el equipo para iniciar la falla. La
selección de la velocidad se hará según el tipo de ensayo y la tolerancia del
equipo.
9. A medida que avanza el ensayo, se verifica constantemente la lectura
descarga, hasta que la muestra no tolere más esfuerzo de corte.
10. Una vez
finalizado el ensayo, se ajusta a la posición inicial, se fija la caja de corte y se
retira del equipo.
11. La caja de
corte se desmonta cuidadosamente y se recupera la muestra, la cual es
nuevamente pesada y llevada al horno para determinar su peso seco.
6. TOMA DE INFORMACION Y CÁLCULOS
Cálculos y gráficos.
1. Esfuerzo de cizalladura nominal sobre la muestra:
Donde:
Esfuerzo de cizalladura nominal (kPa).
Fuerza de cizalladura (N).
Área inicial del espécimen (cm2).
2. Esfuerzo normal sobre el espécimen.
Donde:
Esfuerzo normal (Kpa).
Fuerza vertical nominal sobre el espécimen (N, kg).
3. Velocidad de desplazamiento: Calcule la velocidad real de desplazamiento
dividiendo el desplazamiento relativo por el tiempo transcurrido, o registre
la velocidad utilizada para el ensayo.
Donde:
Velocidad de desplazamiento (mm/min).
Desplazamiento lateral relativo (mm)
Tiempo transcurrido durante el ensayo.
4. Calcule la relación de vacíos inicial, el contenido de humedad, el peso
unitario seco y el grado de saturación basado en la gravedad específica y
la masa total de la muestra. El volumen es determinado por la medición de
las dimensiones de la caja de cizalladura y el espesor medido del
espécimen.
5. Prepare un gráfico de logaritmo de tiempo o de la raíz cuadrada del tiempo
vs la deformación para los incrementos de carga en los que se determinó
el t50.
6. Prepare un gráfico del esfuerzo nominal de cizalladura vs. el
desplazamiento lateral relativo en porcentaje.
7. Prepare un gráfico del esfuerzo de cizalladura.
8. Realizar las respectivas tablas con los datos obtenidos.
Datos y cálculos realizados.
Datos del anillo y muestra
Arena del guamo
DATOS INICIALES.
Primer punto con un esfuerzo de 0.5 kg/cm2..
Carga axial = 9.8 kg.
Etapa de consolidación.
Lectura inicial=0.0.
Lectura final =62 x10-4”. Después de 1 minuto.
Etapa de corte.
ESFUERZO DE 0,5kg/cm2
CARGA DEFORMACION HORIZONTAL DEFORMACION VERTICAL
TIEMPO
X10-4" X10-3" X10-4"
5 0 0 6"
10 1 0 15"
15 2 0 28"
20 5 1 43"
25 8 1 1'10"
30 16 1 1'24"
35 25 1 1'49"
DATOS INICIALES.
Segundo punto con un esfuerzo de 1.0 kg/cm2..
Carga axial = 19.6 kg.
Etapa de consolidación.
Lectura inicial=0.0.
Lectura final =104 x10-4”. Después de 1 minuto.
Etapa de corte.
ESFUERZO DE 1,0kg/cm2
CARGA DEFORMACION HORIZONTAL DEFORMACION VERTICAL
TIEMPO
X10-4" X10-3" X10-4"
5 0 0 6"
10 1 0 15"
15 2 0 28"
20 5 1 43"
25 8 1 1'10"
30 16 1 1'24"
35 25 1 1'49"
40 31 1 2'05"
45 38 2 2'22"
50 43 2 2'41"
55 50 2 3'00"
60 57 2 3'21"
54 65 3 3'45"
70 71 5 4'08"
75 78 5 4'29"
80 83 7 5'01"
DATOS INICIALES.
Tercer punto con un esfuerzo de 2.0 kg/cm2..
Carga axial = 39.2 kg.
Etapa de consolidación.
Lectura inicial=0.0.
Lectura final =204 x10-4”. Después de 1 minuto.
Etapa de corte.
ESFUERZO DE 2,0kg/cm2
CARGA DEFORMACION HORIZONTAL DEFORMACION VERTICAL
TIEMPO
X10-4" X10-3" X10-4"
10 0 0 6"
20 0 1 12"
30 0 1 17"
40 1 1 24"
50 2 3 35"
60 5 6 49"
70 9 11 1'13"
80 15 17 1'50"
90 25 28 3'18"
100 56 29 3'55"
108 68 31 4'40"
TIEMPO
LECTURA ANILLO CARGA CARGA ∆L ∆L ∆H ∆H Ѳ Ac τ σ
(min)DE CARGA
(E-4") (KN) (Kg)
(E-4mm
) (cm)
(E-3mm
)(cm
)(radian
es) (cm^2)(Kg/
cm^2)(Kg/cm^2)
0,6 50,0057
59050,587658265 0 0 0 0
1,570796327
19,6349541
0,02992919
0,025556464
0,15 100,0115
20351,175546122 0 0 1
0,0001
1,570796327
19,6349541
0,05987007
0,025556464
0,28 150,0172
8391,763663571 0 0 2
0,0002
1,570796327
19,6349541
0,08982265
0,025556464
0,43 200,0230
4972,352010612 1
0,00001 5
0,0005
1,570794327
19,6349041
0,11978722
0,025556529
1,1 250,0288
17762,940587245 1
0,00001 8
0,0008
1,570794327
19,6349041
0,14976326
0,025556529
1,24 300,0345
88063,529393469 1
0,00001 16
0,0016
1,570794327
19,6349041
0,17975099
0,025556529
1,49 350,0403
60614,118429286 1
0,00001 25
0,0025
1,570794327
19,6349041
0,20975042
0,025556529
TIEMPO
LECTURA ANILLO CARGA CARGA ∆L ∆L ∆H ∆H Ѳ Ac τ σ
(min)DE CARGA
(E-4") (KN) (Kg)
(E-4mm
) (cm)
(E-3mm
)(cm
)(radian
es) (cm^2)(Kg/
cm^2)(Kg/cm^2)
0,6 50,0057
59050,5876
6 0 0 0 01,570796327
19,6349541
0,02992919
0,050929582
0,15 100,0115
20351,1755
5 0 0 10,0
0011,570796327
19,6349541
0,05987007
0,050929582
0,28 150,0172
8391,7636
6 0 0 20,0
0021,570796327
19,6349541
0,08982265
0,050929582
0,43 200,0230
4972,3520
1 10,00001 5
0,0005
1,570794327
19,6349041
0,11978722
0,050929711
1,1 250,0288
17762,9405
9 10,00001 8
0,0008
1,570794327
19,6349041
0,14976326
0,050929711
1,24 300,0345
88063,5293
9 10,00001 16
0,0016
1,570794327
19,6349041
0,17975099
0,050929711
1,49 350,0403
60614,1184
3 10,00001 25
0,0025
1,570794327
19,6349041
0,20975042
0,050929711
2,05 400,0461
35414,7076
9 10,00001 31
0,0031
1,570794327
19,6349041
0,23976153
0,050929711
2,22 450,0519
12465,2971
9 20,00002 38
0,0038
1,570792327
19,6348541
0,26978503
0,050929841
2,41 500,0576
91765,8869
1 20,00002 43
0,0043
1,570792327
19,6348541
0,29981961
0,050929841
3 55 0,0634 6,4768 2 0,00 50 0,0 1,5707 19,634 0,3298 0,0509
7331 7 002 05 92327 8541 6588 29841
3,21 600,0692
57117,0670
5 20,00002 57
0,0057
1,570792327
19,6348541
0,35992385
0,050929841
3,45 540,0623
16826,3588
6 30,00003 65
0,0065
1,570790327
19,6348041
0,32385652
0,050929971
4,08 700,0808
31468,2481
1 50,00005 71
0,0071
1,570786327
19,6347041
0,42007807
0,05093023
4,29 750,0866
22028,8389
8 50,00005 78
0,0078
1,570786327
19,6347041
0,45017134
0,05093023
5,01 800,0924
14829,4300
8 70,00007 83
0,0083
1,570782327
19,6346041
0,48027876
0,05093049
TIEMPO
LECTURA ANILLO CARGA CARGA ∆L ∆L ∆H ∆H Ѳ Ac τ σ
(min)DE CARGA
(E-4") (KN) (Kg)
(E-4mm
) (cm)
(E-3mm
)(cm
)(radian
es) (cm^2)(Kg/
cm^2)(Kg/cm^2)
0,6 100,0115
20351,1755
5 0 0 0 01,570796327
19,6349541
0,05987007
0,101859164
0,12 200,0230
4972,3520
1 10,00001 0 0
1,570794327
19,6349041
0,11978722
0,101859423
0,17 300,0345
88063,5293
9 10,00001 0 0
1,570794327
19,6349041
0,17975099
0,101859423
0,24 400,0461
35414,7076
9 10,00001 1
0,0001
1,570794327
19,6349041
0,23976153
0,101859423
0,35 500,0576
91765,8869
1 30,00003 2
0,0002
1,570790327
19,6348041
0,29982037
0,101859942
0,49 600,0692
57117,0670
5 60,00006 5
0,0005
1,570784327
19,6346541
0,35992751
0,10186072
1,13 700,0808
31468,2481
1 110,00011 9
0,0009
1,570774327
19,6344041
0,42008449
0,101862017
1,5 800,0924
14829,4300
8 170,00017 15
0,0015
1,570762327
19,6341041
0,48029099
0,101863573
3,18 900,1040
071710,612
98 280,00028 25
0,0025
1,570740327
19,6335541
0,54055299
0,101866427
3,55 1000,1156
085211,796
79 290,00029 56
0,0056
1,570738327
19,6335041
0,60084984
0,101866686
4,4 1080,1248
960812,744
50 310,00031 68
0,0068
1,570734327
19,6334041
0,6491232
0,101867205
0.0E+00 1.0E-04 2.0E-04 3.0E-04 4.0E-04 5.0E-04 6.0E-04 7.0E-040
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
DEFORMACION HORIZONTAL (∆L) (cm^2)
ESFU
ERZO
CO
RTAN
TE (τ
) (Kg
/cm
^2)
LA GRAFICA NO DIO POR MAS QUE SE TRATARON DE MOVER LOS
CALCULOS Y REORGANIZARLOS.
0.0E+00 5.0E-05 1.0E-04 1.5E-04 2.0E-04 2.5E-04 3.0E-04 3.5E-040.0E+004.0E-048.0E-041.2E-031.6E-032.0E-032.4E-032.8E-033.2E-033.6E-034.0E-034.4E-034.8E-035.2E-035.6E-036.0E-036.4E-036.8E-037.2E-037.6E-038.0E-038.4E-03
00.00001
0,0002
σ2 0,00078
0.00380.0043
0.005
ε VERTICALES (∆H) VS ε HORIZONTALES (∆L)
DEFORMACIONES HORIZONTALES (∆L) (cm^2)
DEF
ORA
MCI
ON
ES V
ERTI
CALE
S (∆
H) (
cm^2
)
LA GRAFICA NO DIO POR MAS QUE SE TRATARON DE MOVER LOS
CALCULOS Y REORGANIZARLOS.
-0.01 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.110
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
τmax1 0,089
τmax2 0,81
τmax3 1,61f(x) = 7.04241362002235 x
RESISTENCIA AL CORTE (τ`) VS ESFUERZOS PRINCIPALES (σ`)
ESFUERZOS PRINCIPALES (σ`) (Kg/cm^2)
RESI
STEN
CIA
AL C
ORT
E (τ
`) (K
g/cm
^2)
7. Análisis de resultados.
Al analizarse la muestra de suelo de arena de guamo se pudo observar la no
existencia de cohesión, por tanto la gráfica esfuerzo cortante versus esfuerzo
normal comienza en cero.
8. CONCLUSIONES.
-El ensayo de corte directo es realmente importante en la vida experimental de un
ingeniero civil, debido a que en nuestra zona o terreno existen gran variedad de
suelos los cuales nos proveen de grandes o débiles resistencias al ser sometidos
a un esfuerzo o velocidades distintas, dividendo esto los suelos en resistentes o
poco resistentes según su demora en la falla.
-Siendo comparados los resultados obtenidos con los resultados reales de
muestras analizadas, se denota, que en una muestra de material es posible
encontrar todo tipo de comportamiento de resistencia al corte, siendo un punto
específico el tiempo, los cambios bruscos que presenta esta muestra al ser
aplicada una carga con una velocidad determinada.
-Durante el ensayo hay rotación de los esfuerzos principales, lo que puede o no
corresponder a las condiciones de campo. Aun más, la ruptura puede no ocurrir en
un plano de debilidad, puesto que ella tiene que ocurrir cerca a un plano horizontal
en la parte media de la muestra. La localización fija del plano de ruptura en el
ensayo puede ser una ventaja en la determinación de la resistencia al corte a lo
largo de planos reconocidamente débiles dentro del material del suelo y para
analizar las interfaces entre materiales diferentes.
-Los esfuerzos y los desplazamientos no están distribuidos uniformemente dentro
de la muestra y no puede definirse una altura apropiada para calcular las
deformaciones o cualquier otra cantidad. La baja velocidad de desplazamiento
asegura la disipación de los excesos de presión de los poros, pero también
permite el flujo plástico de suelos cohesivos blandos.