C Relaciones Fundamentales

UNIVERSIDAD TECNICA DE AMBATO FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS I

DETERMINACION DE LAS RELACIONES FUNDAMENTALES PESO VOLUMETRICO, HUMEDAD NATURAL Y DENSIDAD SECA

REFERENCIAS: AASHTO: T-205 ASTM: D-2167 INEN:

PARA LA DETERMINACION DE LOS PARAMETROS FUNDAMENTALES EN LA MASA DE SUELO, TALES COMO EL PESO VOLUMETRICO DE LA MASA DEL SUELO (m), EL CONTENIDO NATURAL DE HUMEDAD ( w% ), Y LA DENSIDAD SECA ( d ), ES NECESARIO LA PRACTICA RUTINARIA A TRAVES DE DOS METODOS QUE SE DETALLARAN A CONTINUACION, SIN EMBARGO SE DEBERA DESTACAR QUE EN TODOS LOS ESTUDIOS DE SUELOS, POR SIMPLES QUE ESTOS SEAN Y EN TODOS LOS PROYECTOS, PEQUEÑOS O GRANDES, UN RECONOCIMIENTO DE LAS PROPIEDADES INDICE DEL SUELO, SE LOGRARA CON EFECTIVIDAD CON LA EJECUCION DE LOS ENSAYOS DENOMINADOS DE DENSIDAD DE CAMPO

DETERMINACION DE LAS RELACIONES FUNDAMENTALES EN EL CAMPO

INTRODUCCION:

Es un método simplista, ya que el único trabajo consiste en hacer una pequeña perforación de 4” (10 cm), de diámetro por 4” - 5” (10 cm - 12.5 cm) de profundidad y se extraerá todo el suelo para ser llevado al laboratorio, allí, determinamos inmediatamente el peso que es el peso de la masa (Wm) y con el procedimiento anteriormente conocido separaremos una muestra adecuada para obtener el contenido natural de humedad (w%).

Para la determinación del volumen del orificio se utiliza un aparato denominado VOLUMETRICO que es una probeta graduada invertida que permite tomar las lecturas inicial y final, calculando por simple diferencia el volumen que se constituye el VOLUMEN DE LA MASA ( Vm ).


METODO DEL APARATO VOLUMETRICO

Por lo tanto:

m = . Peso del suelo húmedo = Wm

Volumen del hueco VmDe las muestras separadas para determinar el contenido de humedad se obtendrá el w % (siempre como promedio de dos ensayos o recipiente), dato con el que es posible definir la densidad seca como:

d = . m .

1 + wEl método es útil en todo tipo de suelos tales como arenas, limos y arcillas o mezclas de estos, cuyas partículas sean máximo de 2 mm.


METODO DEL APARATO VOLUMETRICO

El principio de este ensayo es exactamente igual al primero, es decir, se determinara el volumen de una pequeña perforación hecha en el suelo , que en este caso es de 6” (15 cm de diámetro) por 6” a 8” (15 a 20 cm de profundidad), siendo ahora una arena calibrada (arena de Ottawa) , que cae y llena todos los espacios vacíos en la perforación.El método es útil en todo tipo de suelos tales como gravas, arenas, limos o mezclas de estos, cuyas partículas sean máximo de 3/4” o 19 mm., y si son mayores el ensayo de campo se puede ejecutar, pero en el laboratorio se deberá hacer 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 3/4”.


METODO DEL CONO Y ARENA DE OTAWA

CALIBRACIÓN DE LA ARENA DE OTTAWA

Como la densidad o peso volumétrico obtenido depende de la calibración de la arena, se recomienda calibrar a la arena en forma frecuente, es decir; cada 10 ensayos máximo.

MÉTODO DE CALIBRACIÓN. La arena debe ser lavada, limpia y sin polvo y con una granulación uniformemente distribuida entre lo que pasa el tamiz # 10 y se queda retenido en el tamiz # 200, lo más grueso que el tamiz # 10 y más fino que el tamiz # 200 deberá ser eliminado. La arena limpia se introducirá en un recipiente o frasco de vidrio, se colocará el embudo del ensayo, luego en las mismas condiciones que el campo se invertirá el frasco, solamente que la arena deberá caer en un recipiente de volumen predeterminado; el peso de la arena dentro del recipiente, dividido para el volumen del recipiente dará la densidad

de la arena osand que es la calibración de la arena.

Se deberán realizar por lo menos 3 ensayos.


CALIBRACION DEL CONO

En cada ensayo que se ejecute incidirá el peso de la arena de Ottawa 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 hasta cuando se suspenda la caída con lo que el cono quedara lleno, se cierra la válvula y se registra el peso final.

La diferencia de pesos inicial menos el final es el peso de la arena dentro del cono.

Se deberán realizar por lo menos 3 ensayos.


DETERMINAR LAS PROPIEDADES INDICE DEL SUELO ENTRE ELLAS:

PESO VOLUMETRICO DE LA MASA DE SUELO m CONTENIDO NATURAL DE HUMEDA D w%

DENSIDAD SECA d% RELACION DE VACIOS e POROSIDAD DEL SUELO n% GRADO DE SATURACION DE AGUA Gw% GRADO DE SATURACION DE AIRE Ga%


OBJETIVOS:

PROCEDIMIENTO CON APARATO VOLUMETRICO:

Una vez seleccionado el sitio en el cual se va a realizar la investigación , se limpian las partículas superficiales secas y totalmente sueltas , y se enrasa dejando una superficie plana en la que se asienta la placa de base, se coloca encima el aparato volumétrico y se toma la lectura inicial, inmediatamente se retira el volumétrico y se inicia la perforación en las dimensiones anteriormente especificadas, con mucho cuidado se deberá retirar el suelo del hueco y se ira llenando en una funda plástica, cuando la pequeña excavación ha concluido se limpia el fondo y paredes con la brocha, la misma que se sacude dentro del recipiente de plástico.



Nuevamente se coloca el volumétrico sobre la placa y orificio y mediante la válvula correspondiente se deja descender el agua de la probeta la que infla un balón de caucho sensible, y mediante una operación de bomba lateral se forza al agua para que llene todas las oquedades posibles del suelo, se toma la lectura final con lo que concluye el trabajo de campo, toda vez que ya se conoce por diferencia de lecturas ( final menos inicial) lo que constituye el volumen de la masa

PROCEDIMIENTO CON APARATO VOLUMETRICO:

PROCEDIMIENTOCON CONO Y ARENA DE OTTAWA:Una vez seleccionado el sitio en el que se va a hacer la investigación, se limpian las partículas superficiales secas y totalmente sueltas y se enrasa dejando una superficie plana en la que se extrae todo el suelo del orificio de dimensiones preestablecidas en 6” de diámetro y de 6”-8” de profundidad y se coloca encima el frasco lleno de ARENA DE OTTAWA (el mismo que debe haber sido pesado previamente, lo que constituye el peso inicial), hasta cuando se observe que el deslizamiento de la arena por la válvula del embudo metálico se ha suspendido, se cierra la llave de la válvula y se registra el peso final.

PROCEDIMIENTOCON CONO Y ARENA DE OTTAWA:


El peso inicial menos el peso final y menos el peso de la arena que se

quedo en el embudo es el peso de la arena que entró en el orificio y que dividiéndole para el

peso volumétrico de la arena

sand se constituye el volumen de la masa Vm; los demás pasos son similares al ensayo anterior.

EQUIPO METODO DEL APARATO VOLUMETRICO



EQUIPO METODO DEL CONO Y ARENA

1. DETERMINACION DEL PESO DEL SUELO EXTRAIDO:Peso de la masa del suelo + recipiente : gr. 1945Peso del recipiente (funda plastica): gr. 5Peso de la masa del suelo: Wm gr. 19402. DETERMINACION DEL VOLUMEN DEL HUECO EN EL SUELO:Lectura inicial del volumétrico: cm3 300Lectura final del volumétrico: cm3 1540Volumen de la masa: Vm cm3 12403. DETERMINACION DEL CONTENIDO DE HUMEDAD:Peso muestra humeda + recipiente ( Wm+Wr ) 131,51 139,59Peso muestra seca + recipiente ( Ws+Wr ) 120,47 127,54Peso recipiente ( Wr ) 37,64 38,06Peso agua ( Ww ) 11,04 12,05Peso de la muestra seca ( Ws ) 82,83 89,48Contenido humedad w% 13,33 13,47Contenido humedad promedio w% 13,40

4. DETERMINACION DEL PESO VOLUMETRICO m :

m = Wm / Vm gr/cm3 1,565

5. DETERMINACION DE LA DENSIDAD SECA d :

d = m / ( 1+ w ) gr/cm3 1,380

6. DETERMINACION DE LA RELACION DE VACIOS e:e = Vv / Vs7. DETERMINACION DE LA POROSIDAD n%:n = Vv / Vm * 1008. DETERMINACION DEL GRADO DE SATURACION DE AGUA Gw%:Gw% = Vw / Vv *1009. DETERMINACION DEL GRADO DE SATURACION DE AIRE Ga%:Ga% = Va / Vv *100

Hoja de calculo: METODO DEL APARATO VOLUMETRICO

Hoja de calculo: METODO DEL CONO Y ARENA1. DETERMINACION DEL PESO DEL SUELO EXTRAIDO:Peso de la masa del suelo + recipiente : gr. 3941Peso del recipiente (funda plastica): gr. 5Peso de la masa del suelo: Wm gr. 39362. DETERMINACION DEL VOLUMEN DEL HUECO EN EL SUELO:Lectura inicial frasco + cono y arena: 8925Lectura final frasco + cono y arena: 3859Peso de la arena en el cono: Wm gr. 5066Peso de la arena en el hueco: 3940

Calibración de la arena de Ottawa: sand 1,582Volumen del hueco (de la masa): Vm cm3 24913. DETERMINACION DEL CONTENIDO DE HUMEDAD:Peso muestra humeda + recipiente ( Wm+Wr ) 139,36 127,17Peso muestra seca + recipiente ( Ws+Wr ) 128 117,39Peso recipiente ( Wr ) 37,46 37,9Peso agua ( Ww ) 11,36 9,78Peso de la muestra seca ( Ws ) 90,54 79,49Contenido humedad w% 12,55 12,30Contenido humedad promedio w% 12,43

4. DETERMINACION DEL PESO VOLUMETRICO m :

m = Wm / Vm gr/cm3 1,580

5. DETERMINACION DE LA DENSIDAD SECA d :

d = m / ( 1+ w ) gr/cm3 1,406

6. DETERMINACION DE LA RELACION DE VACIOS e:e = Vv / Vs7. DETERMINACION DE LA POROSIDAD n%:n = Vv / Vm * 1008. DETERMINACION DEL GRADO DE SATURACION DE AGUA Gw%:Gw% = Vw / Vv *1009. DETERMINACION DEL GRADO DE SATURACION DE AIRE Ga%:Ga% = Va / Vv *100

BIBLIOGAFIA

– Manual de Prácticas de Laboratorio de MECANICA DE SUELOS I .


Documents

C Relaciones Fundamentales