________________________________________________MECANICA DE
SUELOSESCUELA MILITAR DE INGENIERIA Mcal. Antonio Jos de Sucre
Unidad Acadmica Cochabamba BOLIVIA
INFORME DE LABORATORIO DE LA MATERIA DE MECANICA DE SUELOS
ENSAYO DE PROCTOR I.INTRODUCCION.La mecnica de Suelos es la
aplicacin de las leyes de la mecnica y la hidrulica a los problemas
de ingeniera que tratan con sedimentos y otras acumulaciones no
consolidadas de partculas solidas ( estas son la arcilla, el limo
que estn en la superficie ), producto de la desintegracin qumica y
mecnica de las rocas( en este proceso participan la temperatura, la
presin), esta definicin est dada por Karl von Terzaghi considerado
el padre de la mecnica de los suelos ya que a partir de sus aportes
de 1925 es considerado como una ciencia. El objetivo principal de
la Mecnica de Suelos es estudiar el comportamiento del suelo para
ser usado como material de construccin o como base de sustentacin
de las obras de ingeniera. La importancia de los estudios de la
mecnica de suelos radica en el hecho de que si se sobrepasan los
lmites de la capacidad resistente del suelo, las deformaciones son
considerables, se pueden producir esfuerzos secundarios en los
miembros estructurales tomados en cuenta en el diseo. La mecnica de
suelos se interesa por la estabilidad del suelo, por su deformacin
y por el flujo de agua hacia su interior como hacia su exterior y a
travs de su masa, tomando en cuenta que resulte econmicamente
factible usarlo como material de construccin. En consecuencia, las
condiciones del suelo como elemento de sustentacin y construccin y
las del cimiento como dispositivo de transicin entre aquel y la
supra-estructura, han de ser siempre observadas, aunque esto se
haga en proyectos pequeos fundados sobre suelos normales a la vista
de datos estadsticos y experiencias locales, y en proyectos de
mediana a gran importancia o en suelos dudosos, infaliblemente, al
travs de una correcta investigacin de mecnica de suelos.
ALUMNO: ALVARO GALARZA DOCENTE: LUCY MABEL CHACON
CODIGO: R282-8
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SUELOS II.OBJETIVOS.Los objetivos trazados para el presente informe
de laboratorio de la materia de Mecnica de Suelos fueron los
siguientes: A.Objetivo General: Realizar el Ensayo de Proctor
durante el proceso de Compactacin de suelos. B.Objetivos
Especficos: a.b.c.d.III.Indicar en que consiste el ensayo de
Proctor (T-180). Calcular la Densidad Mxima seca en el Ensayo de
Proctor. Calcular la Humedad Optima en el Ensayo de Proctor.
Graficar con los datos obtenidos del proceso de compactacin la
curva de compactacin (AASHTO T 180- D).
MATERIALES E INSTRUMENTOS EMPLEADOS.Los instrumentos y
materiales que empleados para la realizacin de la Prctica de
Laboratorio fueron los siguientes: a.b.c.d.e.f.g.h.i.j.k.Purua pala
de recoleccin de material. Martillo Pisn (T-99 su peso es 5,5
libras y T-180 su peso de 10 libras). Regla metlica biselada.
Probeta de agua Fuente de recoleccin de material grande y pequea.
Guantes de Ltex para mezclar gravas. Calicata de carretera (muestra
de suelo de 1m x 1m). Tabla de granulometra Tabla de graficacin de
la curva de compactacin. Moldes de Compactacin de 4 y 6 Pulgadas de
dimetro. Tamiz de 3/4 de pulgada.
IV.-
MARCO TEORICO.4 Mecnica de Suelos: La Mecnica de Suelos es la
aplicacin de las leyes de la mecnica y la hidrulica a los problemas
de ingenieria que tratan con sedimentos y otras acumulaciones no
consolidadas de partculas solidas (estas son la arcilla, el limo
que estn en la superficie), producto de la desintegracin qumica y
mecnica de las rocas (en este proceso participan la temperatura, la
presin).
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SUELOS 4.1 Compactacin.La compactacin de los suelos consiste en el
mejoramiento de las propiedades ingenieriles del suelo por medio de
energa mecnica. Esto se logra comprimiendo el suelo en un volumen
ms pequeo y as aumentando su peso especfico seco (densificacin).
Los fundamentos de la compactacin de suelos cohesivos son
relativamente nuevos, R. Proctor en 1933 desarrollo los principios
de la compactacin en una serie de artculos. En su honor el ensayo
de compactacin es llamado ensayo de compactacin Proctor. Proctor
estableci que la compactacin est en funcin de cuatro variables: a)
b) c) d) Densidad del material, d. Contenido de humedad, w.
Esfuerzo de compactacin. Tipo de suelo (gradacin, presencia de
minerales de arcilla, etc.) El esfuerzo de compactacin es una
medida de la energa mecnica aplicada a la masa del suelo. Para la
compactacin en campo el esfuerzo de compactacin es el nmero de
pasadas de un rodillo de cierto tipo y peso en un volumen de suelo
dado. El grado de compactacin de un suelo se mide en trminos de su
peso especfico seco. Cuando se agrega agua al suelo durante la
compactacin, esta acta como un agente suavizante en las partculas
del suelo (lubrica las partculas), lo que facilita que las
partculas del suelo se deslizan una sobre cada otra y pasen a una
configuracin ms densa, es decir que el peso especfico seco despus
de la compactacin al principio aumenta con el aumento del contenido
de humedad. GRAFICO DE COMPACTACIONPeso especfico hmedo,
2 dSlidos del suelo Agua
1 = 1 = d(w = 0)
Slidos del suelo
0
w1
w2CODIGO: R282-8
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SUELOS 4.2 Compactacin en Laboratorio.Los ensayos de compactacin en
campo son generalmente demasiado lentos y costos como para poder
repetirlos varias veces, cada vez que se desee estudiar cualquiera
de sus detalles, debido a esto es que los ensayos de compactacin se
realizan principalmente en laboratorio. El propsito de la
compactacin en laboratorio es al igual que en la compactacin en
campo determinar el peso especfico o densidad seca mxima para un
contenido de humedad ptimo, esto se realiza mediante pruebas que
consisten en hallar la curva de compactacin del suelo. 4.3 Curva de
Compactacin.Los procesos de compactacin comenzaron a desarrollarse
en campo como tcnicas de construccin. Fue hasta que se trato de
estudiar de un modo ms riguroso los efectos de tales tcnicas y de
establecer procedimientos de control de calidad y verificacin de
resultados en campo cuando nacieron las pruebas de compactacin en
laboratorio, al principio solo con base en la original desarrollada
por Proctor, y despus con base en toda una serie de pruebas, con
variantes ms o menos cercanas a la primera, que se desarrollaron
con la intencin de ir logrando en laboratorio mayor acercamiento a
los procesos de campo, que paralelamente se ampliaron con toda una
serie de equipos nuevos producidos por una tecnologa cada vez mas
conocedora y exigente. CURVA DE COMPACTACION TIPICA1 .9 0 1 .8
53]
C u rv a d e sa tu ra c i n H m e d a d wotpim a ,( V o l u m e
n d e a r e = 0 ) p t.
1 .8 0 1 .7 5 1 .7 0
d [Ton/m Peso especfico seco,
1 .6 5 1 .6 0 1 .5 5 0
Peso especfico seco mximo, d.max5 10
15
20
25
30
C o n te n i d o d e h w (m%e )d a d , ALUMNO: ALVARO GALARZA
DOCENTE: LUCY MABEL CHACON CODIGO: R282-8
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SUELOS Proctor hizo una correlacin entre los resultados de un
proceso de compactacin y el aumento del peso especifico seco del
material compactado y estableci la costumbre que aun hoy se sigue,
de juzgar los resultados de un proceso de compactacin con base a la
variacin del peso especfico seco que se logre, tambin comprendi el
fundamental papel que desempea el contenido de humedad del suelo en
la compactacin que de l se obtiene, con un cierto procedimiento.
Juntando estos dos aspectos que considero bsicos, estableci una
forma de representar un proceso de compactacin por medio de una
grfica en la que se haga ver el cambio del peso especfico seco al
compactar el suelo a distintos contenidos de agua, utilizando
varias muestras de suelo, cada una de las cuales proporciona un
punto de la curva. Como es lgico diferentes procesos de compactacin
producen al mismo suelo compactaciones distintas, por lo tanto un
mismo suelo podr tener diversas curvas de compactacin
correspondientes a los diferentes modos de compactarlo que pueden
usarse, sea en campo o en laboratorio. 4.4 Compactacin en campo.La
compactacin en campo se la realiza con diferentes tipos de
compactadoras, de tal manera que reproduzcan los valores de la
compactacin realizada en laboratorio. Para poder lograr esto es
necesario tratar de reproducir todas las condiciones que se tendrn
en campo al realizar una prueba de laboratorio. El tipo de
compactadora que se utilizara juega un papel importante en esto
pues cada tipo de compactadora tiene un proceso distinto de
compactar el terreno, pueden ser por procesos vibratorios,
manipuleo, presin esttica o presin dinmica. Variando el mtodo de
laboratorio, puede desplazarse la relacin humedad-peso especfico
seco para conseguir una mejor correlacin con un determinado mtodo
de compactacin en campo. Como ya se menciono anteriormente hay
cierta evidencia de que algunos mtodos de compactacin en
laboratorio concuerdan mejor o son de mayor representatividad con
ciertos tipos de compactacin en campo. Como por ejemplo la
compactacin por manipulacin en laboratorio da muy buenos resultados
con la compactacin por una pata de cabra, la compactacin por
impactos (dinmica) en laboratorio da muy buenos resultados con los
rodillos neumticos, la compactacin por mtodos vibratorios en
laboratorio da mejores resultados con suelos sin cohesin, y as
sucesivamente cada mtodo de compactacin en laboratorio tiene una
mayor representatividad con un determinado equipo de compactacin de
campo.
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SUELOS CURVAS DE COMPACTACIN PARA OCHO SUELOS UTILIZANDO LA PRUEBA
PROCTOR ESTNDAR.Datos de textura y plsticidad del suelo N 1 2 3 4 5
6 7 8 3 4 5 6 8 5 10 15 20 7 25 Descripcin Arena marga bien gradada
Marga arenosa bien gradada Marga arenosa de gradacin media Arcilla
limo arenosa Arcilla limosa Limo de Loess Arcilla homognea Arena
mal gradada Curva de saturacin, S = 100 % s = 2.65 Ton/m 3 Arena
Limo Arcilla 88 72 73 32 5 5 6 94 10 15 9 33 64 85 22 2 13 18 35 31
10 72 LL PI 16 N.P. 16 N.P. 22 4 28 9 36 15 26 2 67 40 N.P. -
2.2 2.1 2.0 1.9 1.8 1.7 1.6 1 2
Densidad seca,d [Ton/m3]
Contenido de hmedad, w (%)4.6 ENSAYO DE PROCTOR.4.6.1 Prueba
Proctor estndar
Esta prueba de compactacin Proctor estndar, est elaborada en
base a ASTM D-698 (ASTM, 1982) y AASHTO T-99 (AASHTO, 1982). En
esta prueba el suelo es compactado en un molde que tenga un volumen
de 943.3 cm3 (1/30 ft3). El dimetro del molde es de 101.6 mm (4
plg) y 116.43 mm (4.584 plg) de altura, provisto de una extensin
desmontable de igual dimetro y 50 mm (2 in) de altura.
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Diametro 114.3 mm (4.5 plg)
Extensin
Diametro 101.6 mm (4 plg) 116.43 mm (4.584 plg)
Cada = 304.8 mm (12 plg)
Peso del pisn = 2.5 kg (masa = 5.5 lb)
(a)50.8 mm (2 plg)
(b)Equipo para la prueba Proctor estndar (a) molde, (b) pisn,
(Das, 1998). Durante la prueba de laboratorio, el molde puede
fijarse a una base metlica con tornillos de mariposa.
El suelo se mezcla con cantidades de agua que varan y despus es
compactado en tres capas iguales por un pisn (que aplica 25 golpes
a cada capa. El pisn pesa 2.5 kg (5.5 lb) y tiene una cada de 304.8
mm (12 plg).
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Compactacin de un suelo, usando el pisn Proctor estndar. 4.6.2
Prueba o Ensayo de Proctor Modificado.Debido al rpido desarrollo en
los equipos de compactacin de campo, la energa de compactacin en la
prueba Proctor estndar empez a no lograr representar en forma
adecuada las compactaciones mayores que podan lograrse con dicho
nuevo equipo. Esto condujo a una modificacin en la prueba,
aumentando la energa de compactacin, de modo que conservando el
nmero de golpes por capa se elevo el nmero de capas de 3 a 5,
aumentando al mismo tiempo el peso del pisn y la altura de cada del
mismo, siendo el molde es el mismo que el de la prueba estndar.
Esta nueva versin revisada se la llama normalmente como la prueba
Proctor modificado (ASTM D-1557 y AASHTO T-180). A continuacin se
describirn todas sus especificaciones y procedimiento de
compactacin. La prueba Proctor modificado es la ms utilizada para
la compactacin en laboratorio, teniendo tres variantes en el mtodo,
que varan en funcin del porcentaje de tamao de partculas presentes
en la muestra de suelo. Debido a esto es que se explicara en forma
ms detallada el procedimiento de compactacin, adems de todas sus
especificaciones basndose en la ASTM D1557-00.
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SUELOS La prueba Proctor modificado al igual que la Proctor estndar
se utiliza para determinar el peso especfico seco mximo y el
contenido de humedad ptimo. Este ensayo se aplica solamente a
suelos con menos del 30 % en peso de partculas retenidas en el
tamiz de 19 mm. Para conducir la prueba Proctor modificado, se
utiliza el mismo molde con un volumen de 2092 cm3 como en el caso
de la prueba Proctor estndar. Sin embargo, el suelo es compactado
en cinco capas por un pisn que pesa 4.54 0.01 kg, la cada del pisn
es 457.2 1.6 mm, la cara de golpe del pisn tiene un dimetro de 50.8
0.25 mm. El pisn debe ser reemplazado cuando el dimetro de la cara
de golpe es desgastado o expandido en 12 mm. El nmero de golpes del
pisn para cada capa se conserva en 56 no como en el caso de la
prueba Proctor estndar. El pisn debe estar equipado con un tubo que
le permita desplazarse en la cada con facilidad, el tubo debe tener
al menos cuatro agujeros en cada extremo espaciados 90 entre s, el
dimetro mnimo de estos agujeros es de 9.5 mm . EQUIPO DE
COMPACTACIN EN LABORATORIO.Molde de compactacin de 4 plg de dimetro
Molde de compactacin de 6 plg de dimetro Martillo Pistn Compactador
modificado Regla de 30cm.
Debido a que aumenta la energa de compactacin, los resultados de
la prueba Proctor modificado aumentan en el peso especfico seco
mximo del suelo. El aumento en el peso especfico seco mximo es
acompaado por una disminucin del contenido de humedad ptimo. Las
tres variantes en el mtodo de compactacin Proctor modificado, varan
en algunas especificaciones que se resumen en la tabla que se
presenta a continuacin.
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________________________________________________MECANICA DE
SUELOS TABLA DE ESPECIFICACIONES TCNICAS PARA LA PRUEBA DE
COMPACTACIN PROCTOR SEGN LAS ESPECIFICACIONES ASTM. Caractersticas
Molde: - Volumen [cm ] - Dimetro [mm] Pisn - Masa [kg] -Altura de
cada [mm] Nmero de capas de compactacin Nmero de golpes por capa
Energa de compactacin [kNm/m3] Suelo a usarse - Pasa el tamiz
Criterio de seleccin: - Porcentaje retenido en el tamiz N 4 -
Porcentaje retenido en el tamiz 3/8 plg. - Porcentaje retenido en
el tamiz 3/4 plg.3
A 944 101.6 4.54 457 5 25 2700 N 4 < 20 %
Mtodo B 944 101.6 4.54 457 5 25 2700 3/8 plg > 20 % < 20
%
C 2124 152.4 4.54 457 5 56 2700 plg
> 20 % < 30 %
El mtodo de compactacin se elige en funcin del porcentaje de
tamao de partculas presentes en la muestra de suelo. Para la
seleccin del mtodo de compactacin el suelo debe ser tamizado a
travs de los tamices plg, 3/8 plg y N4. a.-Mtodo A utiliza como
material de compactacin el suelo que pasa por el tamiz N 4. Es
aplicado a suelos con un porcentaje menor al 20 % de material
retenido en el tamiz N 4. b.- Mtodo B utiliza como material de
compactacin el suelo que pasa por el tamiz 3/8 plg. Es aplicado a
muestras de suelo con un valor mayor al 20 % de material retenido
en el tamiz N 4 y con un valor menor al 20 % de material retenido
en el tamiz 3/8 plg. c.-Mtodo C utiliza como material de
compactacin el suelo que pasa por el tamiz 3/4 plg. Es aplicado a
muestras de suelo con un valor mayor al 20 % de material retenido
en el tamiz 3/8 plg y con un valor menor al 30 % del material
retenido en el tamiz 3/4 plg.
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SUELOS CURVAS DE COMPACTACION PARA LOS ENSAYOS DE PROCTOR ESTANDART
Y MODIFICADO
2 .03)
125 G ra d o d6e0 % 8 0 % 1 0 0 %p a ra s = 2 .7 0 M g /m 3 s a
tu ra c i n P ro c to r 120 L n e a d e sa tu ra c i n 115 Densidad
seca,CODIGO: R282-8
d (Mg/m
1 .9
L n e a d e o p tim id a d
Densidad seca,
1 .8 (B )P ro c to r M o d ific a d o
110
1 .7 (A P ro c to r ) e st n d a r 5 10 15 20 C o n te n id o d
e h m w(%d) , eda
105 100 25
1 .6 0
A.-
Procedimiento.Inicialmente el mtodo de compactacin estndar
modificado ha sido creado como una forma de sustitucin al mtodo de
compactacin estndar que antes era empleado para el anlisis de
suelos para carreteras que consideraban el largo de los camiones de
4 a 6 metros y tenan una capacidad mxima de carga de 150 quintales.
En la actualidad las carreteras son diseadas para soportar un peso
mayor dimensin de los camiones de alto tonelaje con un largo de 24
metros y una capacidad de carga de 40 toneladas, esto requiere de
un nuevo dimensionamiento de la compactacin como es ahora el mtodo
de compactacin estndar modificado. EL ensayo de Proctor (T 180)
normalmente es realizado para carreteras, donde la granulometra es
de suelos finos y para las sub-rasantes, es el mtodo ms exigente
porque trabaja con los dos moldes con el pisn de 10 libras de peso
y de acuerdo a norma se debe separar la muestra en cinco capas y
cada capa debe tener 56 golpes con el pisn en el proceso de
compactacin con un suelo con contenido de humedad de 3 a 7 %. 1.Se
extrae calicatas de la carretera de una excavacin de 1m x 1, por
estratos y se procede al cuarteo del acopio de terrapln.
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d (lb/ft 3 )
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2.-
Posteriormente se separa con el tamiz de 3/4 de pulgada para
compensar el tamao del material granular, porque el molde de 6
pulgadas no entra y ocupa mucho campo.
3.Se humedece la muestra inicialmente con 100 mililitros de agua
del tubo de ensayo probeta. 4.Se procede a realizar la mezcla se
mezcla con los guantes de ltex del material granular con el agua
hasta que este homogneo.
5.-
Se introduce una capa de 2 a 3 cms. de material granular en el
molde de 12 pulgadas y se procede a realizar los golpes con el pisn
o martillo de de 10 libras de peso y de 18 pulgadas de largo
contando 56 golpes. Seguidamente se aade otra capa de 2 a 3 cms. de
material granular y de igual forma se procede a realizar los 56
golpes con el pisn. Este procedimiento se repite hasta completar
las cinco capas de material granular compactado y este Ensayo es el
nmero uno, se requiere de cinco ensayos con el mismo pisn, en la
que haciendo clculos aproximados todo el proceso requiere de 1400
golpes con el pisn de 10 libras de peso, y de acuerdo al dato
proporcionado todo el ensayo cuesta 200 Bs.
6.-
7.-
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8.-
Una vez que se ha realizado toda la compactacin con el pisn con
la regla metlica biselada se realiza el enrrastre.
9.-
Se pesa el molde con la muestra compactada, seguidamente se
desmolda (se saca el material compactado) y se extrae una muestra
del contenido de humedad y se lleva al horno, hasta que su humedad
desaparezca o sea secado, luego se pesa la muestra en seco y
obtenemos su peso y con estos datos podemos calcular la cantidad o
porcentaje de agua.
10.-
Posteriormente a la muestra del cuarteo se humedece con otros
100 mililitros de agua, se mezcla con los guantes de ltex y se
emplea el pisn pequeo de 5,5 libras de peso y se realiza todo el
procedimiento anteriormente indicado.
11.-
Se procede a realizar los clculos de: a. b. c. d. e. f. g. h. i.
j. k. l. Peso del suelo + el molde de 12 en (grs). Peso del Molde
de 12 en (grs). Volumen del molde en (cm3). Peso del suelo en
(grs). Densidad Hmeda (grs/ cm3). La Capsula empleada El peso de la
capsula + el peso del suelo hmedo en (grs). El peso de la capsula +
el peso del suelo seco en (grs). El peso del agua en (grs). El peso
del suelo seco en (grs). El contenido de humedad en (%). La
densidad seca en (grs/ cm3).
12.-
Con estos datos calculados se procede a realizar la grafica de
la curva de compactacin, obteniendo la densidad mxima seca que es
dado en (grs/ cm3) y el contenido optimo de humedad en (%).CODIGO:
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ENSAYO DE PROCTOR ( T - 180 )AASHTO T-180- D MOLDE N 1 ENERGIA
MODIFICADA DE COMPACTACION PUNT O1 56 GOLPES POR CAPA - 5 CAPAS
Peso del suelo + el molde de 12 en (grs). 11330 Peso del Molde de
12 en (grs). 6748 Volumen del molde en (cm3). 2092 Peso del suelo
en (grs). 4582 3 Densidad Hmeda (grs/ cm ). 2,190 La Capsula
empleada H-9 El peso de la capsula + el peso del suelo hmedo en
(grs). 315,7 El peso de la capsula + el peso del suelo seco en
(grs). 307,9 Peso de la Capsula (grs). 45,5 El peso del agua en
(grs). 7,8 El peso del suelo seco en (grs). 262,4 El contenido de
humedad en (%). 2,97 3 La densidad seca en (grs/ cm ). 2,127 PUNT
O2 11722 6748 2092 4974 2,378 H-2 329,5 315,9 45,9 13,6 270 5,04
2,264 PUNT O3 11827 6748 2092 5079 2,428 H - 13 332,2 314,1 44,4
18,1 269,7 6,71 2,275 PUNT O4 11705 6748 2092 4974 2,378 H - 12
460,7 429,2 44,6 31,5 384,6 8,19 2,198
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