MECANICA DE SUELOS I

INGINERIA CIVIL UNC

I. INTRODUCCION:

En el siguiente informe sobre la prctica realizada los das 26 de abril y 3 mayo de 7:00 am a 10:00 am se dar a conocer la importancia de algunas relaciones volumtricas y gravimtricas de los suelos. Estas magnitudes cuyo clculo es necesario; dado que es preciso obtener relaciones sencillas y prcticas a fin de poder medir algunas otras magnitudes en trminos de stas. Su dominio debe considerarse indispensable para la aplicacin rpida y sencilla de las diversas teoras que conforman la Geotecnia, abordaremos el estudio de algunos mtodos de medicin de estas relaciones que pueden ser ms o menos eficientes en relacin con la precisin que necesitemos en dichas mediciones.

As mismo como estudiantes de ingeniera civil, sabemos de las necesidades que se tienen de conocer las diferentes caractersticas de los suelos, para prevenir su comportamiento en las diferentes obras de ingeniera, es por eso que hemos credo conveniente desarrolla tambin una explicacin detallada de los diferentes procedimientos seguidos por el grupo para determinar las diferentes relaciones volumtricas y gravimtricas de los suelos.

II. OBJETIVOSOBJETIVO GENERAL

Determinar el contenido de agua o humedad (relacin entre el peso del agua contenida en el mismo y el peso de su fase slida) de las muestras de suelo adquiridas.

Calcular el peso especfico aparente de: una grava por inmersin al agua; una arcilla grumosa por el mtodo parafina y de un conglomerado por remplazo de arena.

Fijar el peso especfico de solidos es decir la relacin entre el peso del a fase slida y su volumen de la misma.

OBJETIVOS ESPECIFICOS Conocer los diferentes usos que tiene los instrumentos del laboratorio de mecnica de suelos en la solucin de las relaciones volumtricas y gravimtricas elementales que se desea calcular.

Poner en prctica lo aprendido en clase, para dar solucin a los diferentes clculos de las caractersticas que poseen muestras conseguidas, y de esta manera poder prevenir el comportamiento de estas en las diferentes obras de ingeniera.

III. MARCO TERICO

TAMIZADO

La tamizacin o tamizado es un mtodo fsico para separar mezclas. Consiste en hacer pasar una mezcla de partculas de diferentes tamaos por un tamiz, cedazo o cualquier cosa con la que se pueda colar. Las partculas de menor tamao pasan por los poros del tamiz o colador atravesndolo y las grandes quedan retenidas por el mismo.

EL CONTENIDO DE HUMEDAD DE LOS SUELOS

Esta propiedad fsica del suelo es de gran utilidad en la construccin civil y se obtiene de una manera sencilla, pues el comportamiento y la resistencia de los sueles en la construccin estn regidos, por la cantidad de agua que contienen. El contenido de humedad de un suelo es la relacin del cociente del peso de las partculas slidas y el peso del agua que guarda, esto se expresa en trminos de porcentaje.

PESO ESPECFICO

En la mecnica de suelos se suele relacionar el peso de las distintas fases con sus volmenes correspondientes, por medio de concepto del peso especfico (suele llamarse peso especfico al cociente entre el peso de un cuerpo y su volumen. Para calcularlo se divide el peso del cuerpo o porcin de materia entre el volumen que ste ocupa)IV. MATERIALESPara poder realizar este trabajo utilizamos una serie de materiales que mencionaremos a continuacin: Arena Tamizada:

La arena para este trabajo fue de rio, la cual se tamizaron con los tamices N10 y N30. La arena que nos serva para poder trabajar era la que pasaba al utilizar el tamiz N10 y lo que no poda pasar a travs del tamiz N30; es decir la arena que quedaba en medio de los dos tamices.

Gravas:

Son las partculas que tienen un tamao mayor a 4.75 mm y menor a 76 mm y los encontramos en suelos gruesos; en esta prctica se utilizaron estas gravas para poder calcular su peso especfico.

Hilo:

Un hilo es una hebra muy larga y delgada de un material textil. Este material lo utilizamos para poder amarrar nuestras gravas y la arcilla grumosa y as medir sus pesos en la balanza hidroscopia para calcular sus pesos especficos.

Cera:Las ceras son steres de los cidos grasos con alcoholes de peso molecular elevado. Son sustancias altamente insolubles en medios acuosos y a temperatura ambiente se presentan slidas y duras. Utilizamos la cera para poder impermeabilizar la arcilla grumosa.

V. EQUIPOPara este trabajo se utilizamos una serie de equipos que nos ayudaron a calcular pesos, volumen entre otros; estos los mencionaremos a continuacin:

Horno:

Es un artefacto en el cual se colocan las muestras y este gracias a las grandes temperaturas que llegan nos ayuda a secar completamente nuestra muestra. Este equipo lo utilizamos para secar las muestras de arena a una temperatura de 105C a 110C.

Balanzas:

Estos equipos los utilizamos para poder calcular los pesos de nuestra muestra de arena y las gravas, para la prctica realizada se utiliz diferentes tipos de balanzas para nuestro clculo.La balanza (del latn: bis, dos, plato) es una palanca que permite medir masas. Al igual que una romana, es un instrumento de medicin que permite medir la masa de un objeto. Tamices: Estos equipos consisten en mallas metlicas entrecruzadas que formando as entre ellas pequeos espacios, estas mallas nos ayudan a separar las partculas ms grandes de las ms pequeas. Utilizamos para nuestro trabajo los tamices N4, N10, N30. Taras: Son unos depsitos de aluminio, en los cuales colocamos muestras para poder hacer un mejor clculo, estos tienen diferentes usos ya sea para pesar, secar, calcular el volumen de las mismas, etc. Utilizamos taras de diferentes tamaos segn nos sea conveniente.

Esptula:

Una vara de acero o porcelana que sirve para tomar sustancias y manipularlas de un lugar a otro,, tambin se utiliza en este caso para enrazar la superficie del sombrero metlico.

Equipo 1: Este equipo consiste en un embudo unido a un frasco, este equipo nos ayud a controlar la muestra de arena. Tambin es importante porque permite que la arena que caiga hacia un depsito desde una misma altura, esta tenga la misma compacidad en todos los espacios.

Base metlica:

La base me3talica se complementa con el equipo 1 y nos ayuda a dar ms estabilidad cuando abrimos la vlvula para ceder el paso de la arena del frasco hacia el cono y el sombrero metlico.

Sombrero metlico:

Este instrumento tiene la forma de un sombrero, en este colocamos la arena que paso a travs del equipo, llenndolo completamente.

Cocina Elctrica:

Utilizamos la cocina elctrica para poder calentar la cera y as poder impermeabilizar nuestras gravas.

Comba y Cincel:

Instrumento que tiene la forma de un martillo pero es ms grande y pesado, este instrumento lo utilizamos conjuntamente con el cincel para hacer una perforacin en el suelo.

Brocha

Herramienta compuesta por unas cerdas unidas a un mango, la cual se utiliz para limpiar los residuos de la excavacin realizada para la extraccin de nuestra muestra

PRIMERO: CALCULO DE CONTENIDO DE HUMEDAD (W%=(Ww / Ws) x100) DATOS A CALCULAR:Ww: Peso natural de la muestra Ws: Peso de la muestra de solidos

EQUIPO:BalanzaHornoTara

MUESTRA:Suelos finos: tomamos una muestra entre 50 -150grSuelos gruesos: adquirimos una muestra entre 50-200gr

RECOMENDACIN: Cuidar que la muestra no pierda agua hasta obtener el peso de la muestra.

PROCEDIMIENTO:

Localizar el rea de trabajo

Enrazar la superficie de terreno y ubica la placa base.

Realizar la excavacin recuperando el suelo ntegramente y registrar el peso de la muestra.

Llevar la muestra al horno y dejar cera a 105-110 c0 por 24 horas

Sacar la muestra del horno y pesar; lo cual te dar el peso de la muestra seca Calcular el contenido de agua o humedad (w%). HOJA DE DATOS:ENSAYO: Contenido de Humedad

FECHA: 07 /05/12

OBDERVACIONES: Da soleado

TARA N 1

Wtara (gr)39

Wtara+ MH(gr)5614

Wtara+ MS(gr)4668

Ws4629

Ww946

W (%)20.43637935

RESULTADOS : La humedad de nuestra muestra es de 20.4364%SEGUNDO:CALCULO DEL PESO ESPECIFICO APARENTE (m= (Wm / Vm))2.1 PARA GRAVAS DATOS A CALCULAR:Wm: Peso de la grava Vm: Volumen de la grava

EQUIPO

Balanza Hidrosttica

MATERIALES

Tarro con aguaHilo

MUESTRA:Grava

RECOMENDACIN:

Medir con precisin todas las muestras.

PROCEDIMIENTO

Para esta parte del trabajo utilizamos tres fragmentos de gravas, en las cuales tenamos que hallar su peso en la balanza Hidrosttica.

Primero tuvimos que calibrar la balanza Hidrosttica, luego de haber calibrado tenamos que pesar grava por grava al aire.

Despus en el platillo de la balanza colocamos un tarro lleno de agua, atamos la muestra con un hilo y lo sumergimos en el agua a la muestra, luego se anot la lectura de la balanza, lo mismo hicimos para las dos gravas restantes.

clculos el peso especfico de las gravas y as concluiramos el proceso.

CUADRO DE DATOSENSAYO: Peso Especfico Aparente de Gravas

FECHA: 26 /04/12

OBDERVACIONES: Da soleado

Muestra M1M2M3

Wm (aire) (gr)86.95565.9349.88

Wm (sumergida) (gr)53.6142.056531.378

Vm33.34555.873518.502

m 2.60771.17998692.6959

m (promedio)2.161195633

RESULTADOS : El peso especfico aparente de la muestra de gravas es de 2.161195633

2.2PARA SUELOS ARCILLOSOS DATOS A CALCULAR:Wm: Peso de la muestra Vm: Volumen de la muestra EQUIPO:Balanza Hidrosttica Cera derretida Cocina elctrica MUESTRA:Arcilla grumosa RECOMENDACIN: Asegurarse que la muestra quede totalmente cubierta de cera.

PROCEDIMIENTO: Ubicar el rea de trabajo. Extraer la muestra que se va a utilizar en el ensayo. Separar de la muestra tres grumos arcillosos. Atar la muestra en hilo y registrar el peso de la muestra al aire (Wm(aire)) Sumergir la muestra en cera y dejar secar luego registra su peso(Wm+cera) Calcular el peso de la ceraWcera= Wm+cera- W m(aire)

Calcular el volumen de la cera (Cera= (W cera / Vcera))Cera=0.89 Cera= 0.89= (W cera / Vcera) Vcera= W cera/0.89

Medir el peso de la muestra con cera sumergida en agua en la balanza hidrosttica.Vm+cera =Wm+cera (aire) -Wm+ cera( sumergida)Vm = Vm+cera -Vceram = Wm/ Vm

CUADRO DE DATOSENSAYO: Peso Especfico Aparente de Arcilla Grumosa

FECHA: 26 /04/12

OBDERVACIONES: Da soleado

Muestra M1M2M3

Wm (aire) (gr)59.025101.5193.615

Wm+cera (aire) (gr)63.661106.779102.399

Wm+cera (sumergido) (gr)27.1424942.31

Wcera4.6365.2698.784

Vcera5.208995.92022479.86966

Vm31.3100153.8587750.21934

m1.8851.88471.864

m (promedio)1.8779

RESULTADOS : El peso especfico aparente de muestra arcillosa es de 1.8779

2.2 PARA UN CONGLOMERADO POR REMPLAZO DE ARENA DATOS A CALCULAR:Wm: Peso de la muestra Vm: Volumen de la muestra

EQUIPO Y MATERIALES:Balanza, embudo, placa metlica, botella, cincel, brocha, comba, bolsas, arena que pasa en tamiz N30 y se retiene en el N10, tara, tamiz N30 y tamiz N10.

MUESTRA:Conglomerado RECOMENDACIN: Asegurarse que la muestra quede totalmente recogida. PROCEDIMIENTO:1ETAPA CUAMTIFICAR EL PESO DE LA ARENA QUE OCUPA EL EMBUDO Seleccionar la arena y secar al hornoTamao de arena (N30 arena N10) Registrar el peso de la botella ms la arena seleccionada. Colocar la base sobre la mesa, acomodar la botella y abrir la vlvula hasta cesar el movimiento de la arena Registra el peso de la botella ms la arena restante.

2 ETAPADETERMINACION DE LA DENSIDAD DE LA ARENA DE REEMPLAZO Registrar el peso del molde Calcular el volumen del molde(dimetro y altura) Ubicar la placa base sobre el molde. Ubicar la botella ms la arena sobre la placa base. Abrir la vlvula hasta cesar el movimiento de la arena. Sacar la botella, enrasar la superficie y registrar el peso del molde ms la arena. Calcular el peso de la arena. Efectuar el peso especfico de la arena.

CUADRO DE DATOSENSAYO: Peso Especfico de Conglomerado

FECHA: 26 /04/12

OBDERVACIONES: Da soleado

123

W bot +arena(inicial) (kg)7.357.257.4

W bot +arena(final) (kg)6.1056.0056.1

W arena(embudo) (kg)1.2451.2451.3

W arena(embudo)promedio (kg)1.263333333

W molde (kg)2.9352.9352.935

W molde + arena(kg)5.455.4555.445

Vmolde (cm3)1918.02871918.02871918.0287

W arena (kg)2.5152.522.51

arena (KN/m3)12.859212.884912.8338

arena (promedio)12.8593

3 ETAPA CALCULO DEL PESO ESPECIFICO Enrasar la superficie del terreno y ubicar la placa base. Realizar la excavacin recuperando el suelo ntegramente y registrar el peso de la muestra.

Registrar el peso de la botella ms el rea inicial. Colocar el embudo en la placa base

Abrir la vlvula hasta colmar con arena.

Registrar el peso de la botella ms la arena final.

CUADRO DE DATOS

ENSAYO: Peso Especifico de Conglomerado

FECHA: 03/05/12

OBDERVACIONES: Da soleado

Warena (inicial ) (gr)

Warena (final) (gr)

Warena (embudo) (gr)1263.3333

Warena (hoyo) (gr)

V hoyo

Wm (gr)5575

muestra (KN/m3)

RESULTADOS : El peso especfico aparente del conglomerado es de

TERCERO:DETERMINACION DE PESO ESPECIFICO DE SOLIDOSPara la determinacin de pesos especficos de solidos vamos a hacer uso de los mtodos ms favorables y ventajoso que podamos conocer. Tambin se sabe que el peso especfico de una cosa est en relacin con la cantidad de materia que contiene en proporcin a sus dimensiones, o sea al espacio que ocupa. Nuestro objetivo general es determinar el peso volumtrico seco y suelto de los un agregados.se inicio la prctica, primeramente siguiendo un par de pasos que se dan a continuacin:i. Secar la muestra al hornoii. Separar la muestra, usando tamiz nmero 4 y averiguar el porcentaje de cada fraccin, es decir el porcentaje que representa la cantidad de muestra que quedo en el tamiz y el porcentaje de muestra que paso por l. WPORCENTAJE

MUESTRA TOTAL (kg)3.73100%

MUESTRA DE FINOS (kg)2.50567.16%

MUESTRA DE GRUESOS (kg)1.22532.84%

PESO ESPECIFICO DE SOLIDOS DE LA FRACCION MAYOR AL TAMIZ NUMERO 4.

EQUIPOBalanza

MATERIALES:ProbetaTarasBalanza

MUESTRA: Es una muestra de grava es decir, las partculas que quedan contenido en el tamiz numero 4.con un dimetro mayor o igual a 0.075mm

PROCEDIMIENTO:a) Separar una fraccin igual a 100 gr y registrar su peso seco inicial, haciendo uso de la balanza que tenga mayor precisin.

b) Registrar el volumen inicial del agua (Vo) en una probeta graduada. Que luego, despus de hacer una diferencia, hallaremos el peso especfico.

c) Vaciara la muestra a la probeta, agitar y dejar reposar por 8 horas. Para luego determinar su volumen final de la misma.

d) Ahora calculamos el volumen final (Vf)

e) Como va ser indispensable conocer el volumen de slidos, entonces este lo calcularemos con una simple diferencia: Vs= vf v0f) Calcular el peso especfico de solidos (s). s=Ws / Vs

CUADRO DE DATOS

A continuacin colocaremos un cuadro donde irn los datos (pesos, volumen, etc.) de nuestras muestras apuntadas durante el proceso de la prctica en el laboratorio:ENSAYO: Peso Especfico de Solidos amiz #4

FECHA: 07 /05/12

OBDERVACIONES: Da soleado

ENSAYO 123

Ws (gr)988496

V0 (cm3)700740725

Vf (cm3)742775760

Vs (cm3)423535

s 2.32.42.7

s (promedio)2.5

PESO ESPECIFICO DE SOLIDOS DE LA FRACCION MENOR AL TAMIZ NUMERO 4.

EQUIPO:Matraz o fiola (500 cm3)Bomba al vacoAgua destilada

MUESTRA: En este caso utilizaremos la muestra que pase por el tamiz nmero 4, que sera aquel que tenga un dimetro menor a 0.075mm. PROCEDIMIENTO.

a) Registrar el peso de una muestra seca en cantidad que este en los rangos entre 60-100 gr,(Ws)

b) Ahora registramos el peso del matraz contenido de agua (Wfw), hasta la seal que nos indica que contiene un volumen de 500 cm3, si nos excedemos, entonces haciendo uso de un papel sacaremos lo excedente.

c) Vaciar el agua del matraz hasta que quede un tercio de su capacidad, luego aadir la muestra al matraz y agitar durante 10 minutos para tener una muestra homognea y tener clculos ms exactos posibles

d) Ahora volvemos a llenar con agua hasta los 500cm3, que es la capacidad total de la fiola.

e) Registramos el peso del matraz + agua + suelo (Wfws)

f) Formulas a utilizar:

s=Ws / (Wfw + Ws - Wfws) s(prom)= s / 3

CUADRO DE DATOS

ENSAYO: Peso Especfico de Solidos amiz #4

FECHA: 07 /05/12

OBDERVACIONES: Da soleado

ENSAYO 123

Ws (gr)946980

Wfw (gr)642642642

Wfws (gr)701683695

s 1.61.71.5

s (promedio)1.6

RESULTADOS : El peso especfico de solidos de muestra es de:s 1.6*0.6716+2.5*0.3284 = 1.89556

VI. CONCLUSIONES

Despus de toda la prctica se pudo conocer los diferentes mtodos que podemos utilizar para calcular los volmenes, ya sea de gravas o de arcilla, estos mtodos que posteriormente nos sern tiles para hacer un anlisis de cualquier muestra. Tambin se pudo conocer de que antes de cualquier trabajo de construccin se debe, indudablemente, hacer un anlisis de laboratorio del suelo, para calcular la cantidad de humedad, peso especfico, etc. Todo esto para tomar precauciones y contar con mayor seguridad y garanta en infraestructura. Se demostr que en cada muestra de suelo, el peso especfico de cada uno es variable. Ya sea un suelo apto o no favorable para una construccin. Secundariamente, tambin se conoci el uso de algunos tipos de balanzas mayormente utilizados en el laboratorio. Unas con ms precisin que otras. Se concluy tambin, que para estabilizar, tener un suelo ms compacto debemos de eliminar todo los contenidos de aire en l, esto se podra hacer mediante vibracin o cualquier otro mtodo de afirmado.

VII. REFERENCIA

Juarez Badillo y Ricco Rodrigues .MECNICA DE SUELOS TOMO I; Relaciones volumtricas y gravimtricas en los suelos. Limusa Noriega Editora ; Mjico.

Peso especfico de una sustancia. [en lnea] [Fecha de acceso: 03 may2012]. Disponible en: http://www.cam.educaciondigital.net/fisica/2ES/Peso%20especifico%20y%20presion.pdf

DETERMINACIN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD. [en lnea] [Fecha de acceso: 06 mayo 2012]. Disponible en: http://icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/02_laboratorio/manual_laboratorio/humedad.pdf

Tamizado.[en lnea] [Fecha de acceso: 07 mayo 2012]. Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Tamizado.ING. MCS. RAL VALERA GUERRAMECNICA DE SUELOS