“AÑO DE LA DIVERSIFICACIÓN PRODUCTIVA Y DEL FORTALECIMIENTO DE LA EDUCACIÓN”

“INFORME DE GRAVEDAD ESPECIFICA DE SOLIDOS, DETERMINACION DE

RELACIONES GRAVIMETRICAS Y VOLUMETRICAS”

MECANICA DE SUELOS ELABORADO POR:

YANCE ROMERO, SALVATORE

Fecha Informe: 6 de Febrero de 2015

Dirección/Zona de estudio: Barrio “La Libertad” - Chupaca

“AÑO DE LA DIVERSIFICACIÓN PRODUCTIVA Y DEL FORTALECIMIENTO DE LA EDUCACIÓN”

FACULTAD DE INGENIERÍA

TRABAJO APLICATIVO DE MECANICA DE SUELOS I

INTEGRANTE:

YANCE ROMERO, SALVATORE ENRIQUECODIGO:

U2011114617

SECCION:

BI 1003

GRUPO:

“1.3”

FECHA DE ENSAYO:

21 DE ENERO DEL 2015

FECHA DE ENTREGA:

23 DE ENERO DEL 2015

INFORME DE GRAVEDAD DE SOLIDOS BARRIO LA LIBERTAD - CHUPACA

2015 -VERANO

INTRODUCCION

La localidad de barrio de la libertad en Chupaca, presenta un suelo con gran cantidad de

presencia de arena, lo que nos indica que no retienen el agua en este caso no presenta los

límites de Atterberg.

Para este trabajo de investigación que consiste en conocer y determinar la gravedad se solidos

o también llamado gravedad especifica; además también se conocerá las relaciones

volumétricas, que son grado de saturación, porosidad, relación de vacíos. Donde para el

cálculo de estas se caculo a partir de la gravedad de sólidos, contenido de humedad y relación

de vacíos que se tuvo que asumir un valor para poder así realizar los cálculos.

La gravedad de solidos se basa en el principio de Arquímedes en que consiste que el volumen

desplazado es volumen del material sumergido. La densidad es una propiedad general de

todas las sustancias. No obstante su valor es específico para cada una de ellas, lo cual permite

identificarla o diferenciarla de otras.

De esta forma podemos afirmar que la densidad es una propiedad intensiva, su valor depende

de la temperatura y de la presión y se define como la masa de una sustancia presente en la

unidad de volumen.

La metodología que utilizaremos será según la Norma AASHTO T100-70: Método Estándar de

Prueba para la gravedad específica de los suelos. ASTM D854-58: Métodos de prueba estándar

para la gravedad específica de sólidos del suelo por agua Picnómetro. MTC E 113 – 2000:

Gravedad especifica de los suelos (Picnómetro).NTP 339.131: Peso específico relativo de

sólidos.

I. ASPECTO TEORICO

Definiciones Básicas – Relaciones Volumétricas y

Gravimétricas

Se debe tener en cuenta la siguiente gráfica: (BRAJA DAS- FUNADAMENTOS DE INGENIERIA

GEOTECNICO)

1. Gravedad de Solidos:

a) Definición:

La gravedad de solidos o también llamado la densidad de sólidos se define como la relación

que existe entre el peso de los sólidos y el peso del volumen del agua desalojado por los

mismos.

Generalmente la variación de la densidad de sólidos es de 2.60 a 2.80, aunque existen

excepciones como en el caso de la turba en la que se han registrado valores de 1.5 y aún

menores, debido a la presencia de materia orgánica. En cambio en suelos con cierta cantidad

de minerales de hierro la densidad de sólidos ha llegado a 3.

b) Aplicación:

El Peso específico relativo de los sólidos es una propiedad índice que debe determinarse a

todos los suelos, debido a que este valor interviene en la mayor parte de los cálculos

relacionados con la Mecánica de suelos, en forma relativa, con los diversos valores

determinados en el laboratorio pueden clasificarse algunos materiales.

Una de las aplicaciones más comunes de la densidad (Ss), es en la obtención del volumen de

sólidos, cuando se calculan las relaciones gravimétricas y volumétricas de un suelo.

c) Formula:

La gravedad de solidos lo calculamos con la siguiente expresión y es adimensional:

Gs=α×WsVs

Vs=Ws+W 2−W 1

Donde:

α : Factor de Corrección basado en el p.e del agua de acuerdo a la temperatura

Ws: Peso del suelos seco

Vs: Volumen del solido

W2: Peso del picnómetro con la tapa, más agua.

W1: Peso del Picnómetro + Agua +Suelo

2. Contenido de Humedad:

Se denomina humedad del suelo a la cantidad de agua por volumen de tierra que hay en

un terreno.

ω=Wω

W s

¿0 ,∞>¿ (Variación teórica)

Si es cero se trataría de una roca, si es infinito de solo vacíos, por lo que estos extremos no

corresponden a un suelo. Se expresa en porcentaje. Cero cuando se trata de suelo seco y

puede llegar a 1,400% excepcionalmente en el caso de arcillas altamente compresibles.

3. Peso Específico (gr/cm3):

El Peso específico del suelo es el peso del suelo por volumen unitario.

W=الV

=الωs (1+ω)V

4. Grado de Saturación S (%):

El grado de Saturación (S) se define como la razón de volumen de agua al volumen de vacíos:

S=V ωV v

Totalmente seco en cero por ciento y totalmente saturado en cien por ciento

5. Peso específico Seco (gr/cm3):

El peso específico seco es la relación entre el peso seco del suelo u el volumen unitario:

d=Wال s

V

=dال ال1+ω

6. Porosidad n:

η=V v

V< 0%, 100% > (variación teórica)

Si es cero se trataría de una roca, si es cien por ciento de solo vacíos, por lo que estos

extremos no corresponden a un suelo.

Suele variar de 12% a 95% en la realidad.

7. Relación de Vacíos e:

e=VvVs

< 0, ∞ > (variación teórica)

Si es cero se tratarían de una roca, si es infinito de solo vacíos, por lo que estos extremos no

corresponden a un suelo. Varían de 0.15 a 1.2 en suelos granulares, en arcillas altamente

compresibles pueden llegar a 15. A menor valor mejor comportamiento de su capacidad

portante.

8. Baño María:

El concepto de baño María implica el calentamiento indirecto de la sustancia por convección

térmica desde el medio líquido (agua, frecuentemente).

Para calentar al baño María hay que introducir un recipiente pequeño en el que se deposita la

sustancia dentro de otro más grande que contiene un líquido y calentar este ´por su base. De

este modo, se calienta en primer lugar el líquido contenido en el recipiente de mayor tamaño y

esté va calentando gradualmente el contenido del recipiente menor, de un modo suave y

constante. Es indispensable que en todo tiempo el recipiente interior (más pequeño) esté en

contacto con el líquido para que se produzca la transmisión de calor.

Utilizando diferentes líquidos (aceites, soluciones salinas, etcétera) en el recipiente grande se

obtienen diferentes temperaturas de trabajo. Cuando se usa agua, la máxima temperatura del

producto del recipiente superior no excederá los 100°C (punto de ebullición del agua a la

presión de 1 atm).

EL BAÑO MARIA SE REALIZO CON LA FINALIDAD DE RETIRAR EL AIRE ATRAPADO

II. ASPECTO PRACTICO

1. IMPORTANCIA

La gravedad específica de un suelo se utiliza en el cálculo de las relaciones de fase de los

suelos, en los cálculos de los ensayos de granulometría por sedimentación,

compresibilidad y potencial de expansión.

2. OBJETIVOS

Determinar la gravedad especifica de sólidos o peso específico de sólidos y realizar el

respectivo ensayo para un suelo arcilloso en localidad de Chacabuco en Huancayo.

Determinar la relaciones volumetrías y gravimetrías del suelos arcilloso a partir de la

gravedad de sólidos, para un suelos arcilloso en la localidad de Chacabuco en

Huancayo.

3. NORMAS APLICADAS

Se procederá a describir los procedimientos para el los ensayos de ensayo para gravedad

de solidos:

AASHTO T100-70: Método Estándar de Prueba para la gravedad específica de los

suelos.

ASTM D854-58: Métodos de prueba estándar para la gravedad específica de sólidos

del suelo por agua Picnómetro.

MTC E 113 – 2000: Gravedad especifica de los suelos (Picnómetro).

NTP 339.131: Peso específico relativo de sólidos.

4. MATERIALES Y EQUIPOS

Para la ejecución del presente trabajo se contó con el siguiente y equipo:

Frasco volumétrico, fiola o

picnómetros de 1000 ml (con tapa)

Agua destilada

Balanza con aproximación al 0.1 gr.

Tamiz N°8

Termómetro

Embudo

Pipeta

Horno o estufa

Espátula

Taras

Guantes

Cucharón

Jarra

5. PROCEDIMIENTO

a) Primero hacer secar la muestra, luego hacer el cuarteo (muestra representativa) y luego

se procede a tamizar la muestra por el tamiz N°8. Para después pesar 260gr de suelo

pasante la malla N°8. (REGISTRAR EL DATO COMO PESO DEL SUELO SECO Ws)

b) Luego del pesado de la muestra representativa 260gr, se procede a pesar el peso del

picnómetro. (REGISTRAR EL PESO DEL PICNOMETRO MAS LA TAPA)

c) Colocar la muestra dentro del picnómetro con ayuda del embudo; luego se procede a

llenar el picnómetro con agua destilada hasta un nivel ligeramente superior hasta cubrir el

suelo, para nuestro caso práctico se remojara durante pocos minutos.

Después de transcurrir el tiempo, se procede a retirar el aire atrapado; para este caso

usaremos la estufa y se realizara el “baño María”, durante un periodo de 15 o 20 minutos.

(NOTA DE AGITAR LIGEREAMENTE EL PICNOMETRO PARA FACILITAR EL RETIRO EL AIRE)

d) Luego de haberse realizado el baño María, se procede a llenar con agua destila con ayuda

del embudo, hasta la altura de 1000ml en el picnómetro; se debe limpiar el exterior con ayuda

de este. Para después pesarlo, además se tiene que tomar la temperatura de este. (SE DEBE

DE REGISTRAR O TOMAR NOTA, EL PESO DEL PICNOMETRO LLENO DE SUELOS + EL AGUA + EL

PESO DE LA TAPA)

e) Se registra la temperatura; luego se procede a botar o eliminar la muestra y limpiar el

picnómetro. Llenar con agua destilado hasta la altura 1000ml y luego pesarla. (TOMAR NOTAR

DEL PESO DE AGUA DESTILADA HASTA LA ALTURA DE 1000ml)

6. DISCUSION DE TRABAJO

La discusión de este informe estuvo en la selección de la muestra representativa a trabajar,

para este caso se trabajó con 260gr con fines prácticos, ya que la norma no indica la

cantidad de muestra para un picnómetro de 1000ml.

FUENTE: MTC E 113 – 2000: GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS SUELOS (PICNÓMETRO).

La discusión también estuvo en la metodología para retirar el aire atrapado, que se pudo

empleado la bomba de vacíos; pero para nuestro caso utilizamos el baño María ya que la

única finalidad es retirar el aire atrapado y este lo cumple.

La discusión de este informe estuvo en el valor w o contenido de humedad que se trabajó

en el informe N°2 para lo cual se usó este dato para fines prácticos, que vienes a hacer

4.65%.

Otra discusión estuvo en que se asumió el valor de relación de vacíos de 0.25 ya que el

autor Juárez Badillo nos indica este valor para arenas compactas. ´Para poder calcular las

demás relaciones volumétricas.

III. DATOS Y CALCULOS

DATOS PARA EL CÁLCULO

3.1 Datos

Peso del picnometro 265.5 grTemperatura 29 °CFactor de Corecction α 0.9977 gr/cm3Ws: Peso del suelo Seco 260 gr

w2: picnometro + agua 1260 grVs= Ws + W2 - W1 100.1

GRAVEDAD DE SOLIDOS (Gs)

W1: picnometro + agua + suelo 1419.9 gr

ݏܩ2.60 ൌ��ߙ ൈ�ܹ� ݏݏ�ܸ

Fuente Propia 2015

3.2 Cálculos

A partir de los siguientes datos se calcularan las demás propiedades.

a) Gravedad de Solidos:

b) Humedad para 500 gr igual a 4.65

c) La relación de vacíos se asumió e=0.25

d) Calculamos los volumen para una muestra de 260gr de suelos seco:

W=4.65 humedadWs=260 grWw=12.09grGs=2.60Peso especifico del agua=0.9988gr/cm3

ܩݏ2.60 ൌ��ߙ ൈ�ܹ ݏ�ݏܸ�

Gravedad Especifica (Gs) 2.6Humedad w 4.65 %Peso especifico ƴ(gr/cm3) 2.17 gr/cm3Grado de Saturacion S(%) 48.5 %Peso especifico Seco ƴd(gr/cm3) 2.08 gr/cm3Peso especifico Sumergido ƴs(gr/cm3) 1.27 gr/cm3Porosidad n 0.2 %Pelacion de vacios e 0.25 %

PROPIEDADES INDICE

Gs= WsVs×γw

Vs= 2602.60×0.9977

=100.23cm 3

Vw=Wwγw

= 12.090.9977

=12.12cm3

e=VvVs

Vv=0.25×100.23=25.06cm 3

V=25.06+100.23=125.29 cm3

e) Peso Específico:

γ=260+12.09125.29

=2.17 gr /cm 3

f) Grado de Saturación:

S=V ωV v

=12.1225.06

48.5%

g) Peso específico seco= 10.90kn/m3=1.11 gr/cm3

γ d=γ1+ω

= 2.171+0.0465

=2.08 gr /cm3

h) Porosidad:

η=V v

V= 25.06125.29

=20%

IV. RESULTADOS

Fuente Propia 2015

V. CONCLUSIONES

La gravedad específica que se obtuvo fue 2.6, de un suelo arcilloso de la localidad del

barrio de La Libertad Chupaca.

La humedad con el que se trabajo fue 4.65% de la primera practica de laboratorio.

El peso específico que se obtuvo fue 2.17 gr/cm3, de un suelo donde predomina la arena.

El grado se saturación, es 48.5 % para este suelo lo que nos indica una mediana

saturación.

El peso específico seco 2.08gr/cm3 y sumergido 1.27gr/cm3 que se obtuvo, a partir de

asumir un valor de 25% de relación de vacíos para un suelos arenoso compactado según

nos indica el autos Juárez Badillo.

La porosidad que se obtuvo es de 20% lo cual nos indica una pequeña cantidad de

volumen de aire.

VI. RECOMENDACIONES

Es recomendable realizar el ensayo de peso específico para obtener las propiedades de

índice, mas exactas ya que para este trabajo se asumió la relación para poder calcular

estas.

VII. BIBLIOGRAFIA

ENSAYOS DE MATERIALES EM2000 – MTC

PRACTICAS DE LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS I – Ing. ABRAHAM POLANCO

RODRIGUEZ

GUIA DE LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS – PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA

DEL PERU

MANUAL DE LABORATORIO DE SUELOS EN INGENIIERIA CIVIL – JOSEPH E. BOWLES.

FUNDAMENTOS DE INGENIERIA GEOTECNICA- BRAJA M. DAS