1 de 13 1.- INTRODUCCION Generalidades.En la determinación de las relaciones fundamentales fundamentales se deberá destacar destacar que en todos todos los estudios de suelos, por simples que estos sean y en todos los proyectos, proyectos, pequeños o grande grandes, s, un recono reconocim cimien iento to de las propie propiedad dades es índice índice del suelo, suelo, se lograr lograraa con efectividad con la ejecución de los ensayos denominados denominados de densidad de campo. Esta práctica podrá llevarse a cabo en el laboratorio en este proceso distinguiremos las tres fases constituy constituyentes entes del suelo: suelo: sólida, liquida y gaseosa gaseosa relaciones relaciones que entre las fases del suelo tienen una aplicación en la mecánica de suelos. El problema de la identificación de los suelos es de importancia i mportancia fundamental; identificar un suelo es, en rigor, encasillarlo en un sistema previo de clasificación para ello se deben estudiar sus propiedades y analiar su comportamiento ya que desde esta práctica se analiaran las tres fases que comprenden el suelo. !as relaciones entre las diferentes fases constitutivas del suelo "fases sólida, líquida y gaseosa#, permiten avanar sobre el análisis de la distribución de las partículas por tamaños y sobre el grado de plasticidad del conjunto. En los laboratorios de mecánica de suelos puede determinarse fácilmente el peso de las muestras $%medas, el peso de las muestras secadas al $orno y la gravedad específica de las partículas que conforman el suelo, entre otras. Entre las principales las relaciones fundamentales tenemos:
Porosidad.- &e define como la probabilidad de encontrar vacíos en el volumen total. Relación de vacíos e.- Es la relación entre el volumen de vacíos y el de los sólidos. Grado de saturación S.- &e define como la probabilidad de encontrar agua en los vacíos del suelo. 'ísicamente en la naturalea & pero admitiendo tal e(tremo, & ) *+ *+ suelo seco y & ) -**+ suelo saturado.
ELIZABETH PÈREZ
2 de 13 Contenido de huedad! "# .Es la relación, en +, del peso del agua del esp/cimen, al peso de los sólidos. El problema es 0cuál es el peso del agua1 2ara tal efecto debemos señalar que e(isten varias formas de agua en el suelo, y unas requieren más temperatura y tiempo de secado que otras para ser eliminadas. En consecuencia, el concepto 3suelo seco4 tambi/n es arbitrario, como lo es el agua que pesemos en el suelo de muestra. &uelo seco es el que se $a secado en estufa, a temperatura de -*567 --*67, $asta peso constante durante 89 ó - $oras "con urgencia#.
Gravedad $s%ecí&ica de los sólidos GS. !a gravedad específica es la relación del peso unitario de un cuerpo referida a la densidad del agua. otras relaciones más. 2ara la determinación de las relaciones fundamentales en el campo tambi/n se utiliara el METODO DEL CONO Y ARENA DE OTAWA El m/todo es %til en todo tipo de suelos tales como gravas, arenas, limos o meclas de estos, cuyas partículas sean má(imo de <=94 o -> mm., y si son mayores el ensayo de campo se puede ejecutar, pero en el laboratorio se deberá $acer la compensación correspondiente para que la densidad determinada sea la correcta y no este influenciada por la gravedad especifica de las partículas mayores a los <=94.
C'(I)R'CION D$( CONO. En cada ensayo que se ejecute incidirá el peso de la arena de ?tta@a dentro del cono, por lo que se deberá conocer su peso, el procedimiento será pesar un frasco con arena en condiciones normales del ensayo, este es el peso inicial, luego sobre una superficie lisa se verterá la arena $asta cuando se suspenda la caída con lo que el cono quedara lleno, se cierra la válvula y se registra el peso final. !a diferencia del peso inicial menos el final es el peso de la arena dentro del cono.
ELIZABETH PÈREZ
3 de 13 8. ?ABECD?&. 8.-.?bjetivo Feneral: Geterminar las propiedades índices del suelo. 8.8. ?bjetivos Específicos: 8.8.-. 7alcular m, d, @+, e, n+, F@+, Fa+. 8.8.8. 7onocer la importancia de calcularle a la muestra las propiedades índices. 8.8.<. 7onocer la utilidad adecuada de los materiales y equipos utiliados. <. EHID2?&. •
7ono para la arena de ?tta@a
•
2laca de base sobre orificio en sitio.
•
Aroc$a
•
Jartillo
•
7uc$areta
•
7incel
•
Aalana mecánica y electrónica
•
Korno
•
9 7lavos
•
'undas plásticas
•
7alibrador pie de rey
•
Lecipientes metálicos
•
'le(metro
9. JMCELDM!E&. Juestra tomada del sector del laboratorio
ELIZABETH PÈREZ
4 de 13 Mrena de ?tta@a Mgua 5. 2L?7EGDJDENC?&.
5.-.
&eleccionar el sitio de partículas de ->mm.
5.8.
Nivelar el terreno, limpiar las partículas sueltas con la broc$a.
5.<.
7olocar la placa metálica y fijar con los clavos.
5.9.
2esar el cono O arena de ?tta@a en la balana metálica.
5.5.
2esar la funda plástica en la balana electrónica
5.P.
Lealiar la e(cavación de -*cm de profundidad con el cincel y el
martillo. 5.Q.
&acar la muestra de suelo a la funda plástica con la cuc$areta.
5..
7olocar el cono y la arena de ?tta@a sobre la placa metálica.
5.>.
Mbrir la llave para determinar el descenso de la arena.
5.-*.
erificar si la arena ya no desciende, cerrar la llave.
5.--.
2esar el cono O arena que queda en el frasco.
5.-8.
2esar la muestra de suelo O funda plástica.
5.-<.
&acar 8 muestras para contenido de $umedad.
5.-9.
Lealiar el procedimiento de contenido de $umedad "@+# ya antes
estudiado. ELIZABETH PÈREZ
5 de 13
P. CMA!M&: INDEL&DGMG CR7ND7M GE MJAMC? 'M7I!CMG GE DNFENDELSM 7DD! JE7TND7M 7MLLELM GE DNFENDELSM 7DD! JE7TND7M GE &IE!?& D GDMNM E!DUMAECK 2ELEU &D!M HIDNC? 3M4 CMA!M V -
*+TODO D$( CONO , 'R$N' D$ OTT'' 1.- D$T$R*IN'CIN D$( P$SO D$( SU$(O $/TR'0DO 2E&? JM&M GE! &IE!? O LE7D2DENCE "gr# 8>*> 2E&? LE7D2DENCE "'INGM 2!W&CD7M# "gr# 5, 2E&? JM&M GE! &IE!? Xm "gr# 8>*<,8 .- D$T$R*IN'CIN D$( 2O(3*$N D$( 4U$CO $N $( SU$(O !E7CILM DND7DM! 'LM&7?O7?N?OMLENM "gr# P8-P,5 !E7CILM 'DNM! 'LM&7?O7?N?OMLENM "gr# 8>,5 2E&? JIE&CLM &E7MOLE7D2DENCE "gr# -*<,P >*,P 2E&? LE7D2DENCE "gr# <<*, 2E&? GE MFIM "gr# -*,5 ,> 2E&? &IE!? &E7? "gr# Q8,P 5>, 7?NCENDG? GE KIJEGMG -9,9P< -9,< 2L?JEGD? @+ -9,PQ<+ 7.-D$T$R*IN'CIN D$( P$SO 2O(U*$TRICO D$ (' *'S' <,9P8gr=cmZ< <,*-> gr=cmZ< 8.-D$T$R*IN'CIN D$( P$SO 2O(U*$TRICO S$CO <8,5Q8 9.-D$T$R*IN'CIN D$ (' e
ELIZABETH PÈREZ
6 de 13 :.-D$T$R*IN'CIN D$ (' n# ;.-D$T$R*IN'CIN D$( G"# <.-D$T$R*IN'CIN D$( Ga #
>Q,*8+ -,->8+ >,*+
INDEL&DGMG CR7ND7M GE MJAMC? 'M7I!CMG GE DNFENDELSM 7DD! JE7TND7M 7MLLELM GE DNFENDELSM 7DD! JE7TND7M GE &IE!?& D GDMNM E!DUMAECK 2ELEU &D!M HIDNC? 3M4 CMA!M V 8 7M!DALM7D\N GE! 7?N? MLENM GE ?CCMXM CALIBRACIÓN DEL CONO PESO FRASCO+CONO+ARENA INICIAL (gr) PESO FRASCO+CONO+ARENA FINAL (gr) PESO ARENA EN EL CONO (gr) CALIBRACIÓN DE LA ARENA DE OTTAWA PESO !EL RECIPIENTE (gr) PESO RECIPIENTE+ARENA !E OTTA"A (gr) !I%&ETRO INTERIOR !EL RECIPIENTE (') ALT*RA !EL RECIPIENTE (gr) PESO ARENA (gr) OL*&EN ARENA (',) -SAN! (gr.',)
6205 4587 68
68 2#4$# 8$2 $8 576$#0 0 5#4$747 2$65
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7 de 13
Q. 7W!7I!?& C]2D7?&: -. GECELJDNM7D\N GE! 2E&? GE! &IE!? E^CLMSG?: W m =( PESO MASA DEL SUELO + RECIPIENTE )− PESO RECIPIENTE ( FUNDA PLÁSTICA ) W m =2909− 5,8
W m =2903,2 gr
8. GECELJDNM7D\N GE! ?!IJEN EN E! KIE7? EN E! &IE!?: γSAND =
γSAND=
PESO DE LA ARENA VOLUMEN DE LA ARENA 1576.900 594.747
γSAND=2,651
gr cm3
P . DE LA ARENA EN EL CONO =( P. FRASCO + CONO + ARENA INICIAL )−( P . FRASCO+ CONO + A P . DE LA ARENA EN ELCONO =6205 −4587
P . DE LA ARENA EN EL CONO =1618 gr P . DE LA ARENA EN El HUECO =( P . FRASCO + CONO + ARENA INICIAL ) −( P . FRASCO + CONO + A
P . DE LA ARENA EN El HUECO =6216,5 −2375 −1618
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8 de 13 P . DE LA ARENA EN El HUECO =2223,5 gr
PESO DE LA ARENA DEL HUECO V m= γSAND V m=
2223,5 gr
gr
2,651
cm
3
V m= 838,620 cm3
<. GECELJDNM7D\N GE! 7?NCENDG? GE KIJEGMG: JIE&CLM W w = ( W m + W rec )−( W s + W rec )
W w = ( 114,1 )−( 103,6 ) W w = 10,5 gr W s =( W s+ W rec ) −( W rec ) W s =( 103,5 )−( 31 ) W s =72,6 gr
w=
( )
w=
( )
W w W S
10,5 72,6
∗100
∗100
w =14,462
JIE&CLM 8: W w = ( W m + W rec )−( W s + W rec )
ELIZABETH PÈREZ
9 de 13 W w= ( 99,5 )−( 90,6 ) W w = 8,9 gr
W s =( W s+ W rec ) −( W rec ) W s =( 90,6 ) −( 30,8 ) W s =59,8 gr
w=
( )
w=
( )∗
W w W S
∗100
8,9
59,8
100
w =14,883
2L?JEGD? GE X + ProW =
W delm!es"r 1 +W delm!es"r 2 2
ProW =
14,462 + 14,883 2
ProW =14,673
ELIZABETH PÈREZ
10 de 13 <. GECELJDNM7D\N GE! 2E&? ?!IJRCLD7? GE !M JM&M: γ m=
γ m=
W m V m 2903,2 838,6
γ m=3,462
gr cm3
5.GECELJDNM7DYN GE! 2E&? ?!IJRCLD7? &E7?: γ d =
γ d =
γ m 1+ w
3,462 1 + 0,14673
gr cm3
γ d =3,019
P. GECELJDNM7DYN GE e: cm
3
gr "/
/80$ 88$
18$6 #
"#$
"2#0$
"328#$
324$
# s= S s=2,65
Ss =
W s V S∗γ 0
Ss =
66,2
V S∗1
gr
V s=
66,2 2,65
3
cm
V s= 24,98 cm3
ELIZABETH PÈREZ
11 de 13 W γ w = w V w 1
gr cm
3
=
V W = 9,7 cm
9,7
γ m=3,462
V W
V W =W w
3
gr cm3
V m=
V m=
W m γ m 2903,2 gr 3,462
γ m=
W m V m
gr cm3
V m= 838,620 cm3
ELIZABETH PÈREZ
e=
V $ V s
e=
813,64 24,98
e =32,572
Q. GECELJDNM7DYN GE !M n +:
%=
%=
V $ V m
∗100
813,64 838,620
∗100
% =97,02
. GECELJDNM7DYN GE! F@+:
#w =
# w =
V w V $
∗100
9,7 813,64
∗100
# w =1,192
>. GECELJDNM7DYN GE! Fa+:
# =
V V $
∗ 100
# =
803,94 813,64
# =98,808
∗100
N?JEN7!MCILM: W w
) 2E&? GE! MFIM
W m ) 2E&? GE !M JM&M GE &IE!? W s ) 2E&? GE !?& &?!DG?& GE! &IE!? W rec ) 2E&? LE7D2DENCE w
) 7?NCENDG? GE KIJEGMG NMCILM!
# =¿ FLMG? GE &MCILM7D?N GE! MDLE
e )LE!M7D\N GE M7S?& n+)2?L?&DGMG F@+) FLMG? GE &MCILM7D?N GE! MFIM # s=¿ FLMEGMG E&2E7]'D7M S s =¿
2E&? E&2E7S'D7? LE!MCD? GE !?& &?!DG?&
γ m=¿ GEN&DGMG K_JEGM V W = ¿
?!IJEN GE! MFIM
V s ?!IJEN GE !?& &\!DG?& V m=¿ ?!IJEN GE !M JM&M γ 0=¿ 2E&? E&2E7D'D7? GE! MFIM GE&CD!MGM EN E&CE 7M&?
'IN7D?NM 7?J? 7?N&CMNCE
. 7?N7!I&D?NE&: .-.
Kemos logrado determinar las propiedades índices del suelo.
.8.
Esta práctica nos sirvió para comprender que los suelos están conformado por < fases: sólida, liquida y gaseosa y que realiando el diagrama de fases de la muestra se determina la cantidad de agua y vacíos que conforman el suelo.
.<.
Kemos logrado calibrar el cono y arena de ?tta@a.
.9.
.9. El resultado de los valores obtenidos nos indica un ensayo satisfactorio debido al comportamiento de los suelos de acuerdo a sus
propiedades índices podemos deducir algunas relaciones fundamentales para así seleccionar un buen suelo como base de construcción.
>.LE7?JENGM7D?NE&: >.-.
2ara los ensayos, es recomendable tener un conocimiento básico
de las normas. >.8. 2ara pesar las muestras la balana debe estar bien graduada, para tener el dato más cercano a la realidad en lo que respecta a los pesos. >.<. Ml final de la práctica se debe dejar los materiales y equipos en las mismas condiciones como se empeó la práctica. -*. ADA!D?FLM'DM y !DN`?FLM'DM: -*.-. 'undamentos de la mecánica de suelos Buáre Aadillo, Eulalio; Lico Lodrígue, Mlfonso pág. 5<. -*.8. &ECANICA !E S*ELOS T3 III Edr/ L93/$ 2000 :BR Rdr;g9e<$ - TERZA=HI > T3 III Edr/ L93/$ 2000
-*.<.
$ttp:==mecanicadesuelos-.blogspot.com=.
--. MNE^?& --.-. DJMFENE&
-. Equipos y Jateriales
8.
&eleccionando
el suelo
y
7olocando la placa metálica
<. 7olocando el cono O arena de 9. 2esando la muestra de suelo O ?tta@a en la placa metálica.
funda plástica.
5. &acando dos muestras para el P. 7alibrando el cono y la arena de contenido de $umedad.
?tta@a.
