7/25/2019 Intro Ducci Onf6ve4wq6ghqawf6r

1/56

INTRODUCCION

El desarrollo de la Mecnica de Suelos y as mismo el desarrollo de la infraestructura que se estateniendo, hace que cada da se preste mayor atencin a cada uno de los procedimientos deIngeniera Civil con el fin de desarrollar proyectos que cumplan con las necesidades de los usuariosy presten servicios ptimos, seguros y confiables

!as caractersticas geolgicas, topogrficas y geomorfolgicas del territorio Colombiano, loconvierten en un reto diario para el Ingeniero Civil !a variedad de suelos y rocas que e"isten en elpas, las fuertes olas invernales que se vienen presentado en los #ltimos a$os, los fallamientos quecon el tiempo se han venido desarrollando y que hoy son procesos activos, hacen del campo de la%eotecnia un lugar donde el factor error es muy reducido y obligan a que cada parte del proceso delos anlisis de estabilidad, de los dise$os de cimentaciones, de los estudios de remocin en masa,de las obras de infraestructura y por supuesto la e"ploracin del subsuelo, se hagan con la mayorprecisin, profesionalismo y ba&o metodologas comprobadas y aprobadasEste Manual de 'rocedimientos de Ensayos de Suelos, ha sido desarrollado tomando comoreferencia principal la normatividad I()I*S del a$o +-. para Colombia, se ha recopiladoinformacin sobre los ensayos que se desarrollan en la empresa %eotechnical S*S estableciendo

un procedimiento detallado del m/todo a desarrollar en el laboratorio, as como el desarrollo deho&as de clculo que permite con base a los datos obtenidos en laboratorio determinar propiedadesfsicas y mecnicas de los suelos en estudio

El manual presenta un primer captulo correspondiente a generalidades sobre la Mecnica deSuelos, pruebas de laboratorio, relaciones volum/tricas de los suelos, un segundo captulo quepresenta el desarrollo para cada uno de los ensayos a traba&ar, partiendo de una e"plicacin brevesobre el ensayo, los materiales y equipos a utili0ar, la preparacin de las muestras, losprocedimientos, clculos a reali0ar, elementos de proteccin personal y los componentes que debellevar el informe 'or #ltimo se presenta un tercer captulo que contiene formatos guas para la tomade datos dentro del proceso de laboratorio

todas las secciones de ingeniera civil, y particularmente en la mecnica de suelos, el ingenierodebe garanti0ar durante la fase de dise$o que el anlisis de las propiedades del suelo est/directamente relacionado con los cimientos o la estructura ob&eto del estudio 'or medio de diversosprocedimientos que implican e"traer, e"aminar y ensayar muestras representativas, el ingenieropuede calcular un modelo muy parecido a la situacin real En los #ltimos a$os, hemos sido testigosde una importante contribucin al anlisis e"perimental derivada de la aplicacin de procedimientosde ensayo ms sofisticados, la actuali0acin de un gran n#mero de normas internacionales y lapublicacin de buenos manuales y procedimientos de ensayo

7/25/2019 Intro Ducci Onf6ve4wq6ghqawf6r

2/56

DEFINICIN DE LA MECNICA DE SUELOS

!os suelos han sido y sern por todos los tiempos la base fundamental para llevar a cabo sobre losmismos, obras de infraestructura que permitan proporcionar las condiciones ptimas para dar pasoal desarrollo mundial Con el ob&etivo de obtener un me&or aprovechamiento y conocimiento del

mismo, se cre la necesidad de tratar los suelos desde un punto de vista cientfico, empe0ando porreali0ar estudios de manera sistemtica y organi0ada 1-2-. 'or la Sociedad *mericana deIngenieros Civiles -3 y a$os ms tarde 1-2+45-2+23 gracias a los estudios reali0ados por elIngeniero Estadounidense 6arl )on 7er0aghi, se crea lo que hoy se conoce como la Mecnica deSuelos y quien la define como la 8aplicacin de las leyes de la mecnica y la hidrulica a losproblemas de ingeniera que tratan con sedimentos y otras acumulaciones no consolidadas departculas slidas, producidas por la desintegracin mecnica o descomposicin qumica de lasrocas, independientemente de que tengan o no contenido de materia orgnica9!a mecnica de suelos se define como la ciencia que estudia y determina las propiedades fsicas ymecnicas de una determinada masa de suelo, dando as datos y herramientas al Ingeniero Civilpara conocer y predecir el comportamiento de dicha masa de suelo 'ropiedades importantes comola capacidad portante de los suelos, permeabilidad, los asentamientos, la presin de poros,

resistencia a la compresin, ngulo de friccin y cohesin, son determinadas gracias a los estudiosen laboratorio e In5situ a muestras tomadas y cuyos valores se convierten en el insumo de dise$osingenieriles que garanti0an seguridad, durabilidad y estabilidad !a mecnica de suelos nodesconoce el alto impacto que causa el agua sobre el terreno y los suelos, es por eso que estudiatambi/n el flu&o del agua hacia su interior, hacia su e"terior y dentro de la misma masa del terreno ypermitiendo as conocer que tan factible resulta hacer uso del suelo en estudio en una construccinEl suelo se puede definir como aquel material terroso, de naturale0a variable y cuyo tama$o departculas se encuentra por deba&o de :,4 cm 1.93 Se consideran suelos gruesos cuando ms del4; de las partculas de la muestra en estudio, son de tama$o mayor a ,:4 mm 'or el contrariose consideran suelos finos cuando ms del 4; de las partculas de la muestra en estudio, son detama$o menor a ,:4 mm !os suelos gruesos pueden ser gravas o arenas y los suelos finospueden ser limos, arcillas o suelos altamente orgnicos 1turba3

PRUEBAS DE LABORATORIO

!a caracteri0acin y clasificacin de los suelos es posible gracias a procedimientos efectuados a losmismos en las pruebas de laboratorio Con el ob&etivo de garanti0ar que los resultados en losestudios de suelos tengan la menor variabilidad posible entre laboratorios, se han constituidonormas estndar para la reali0acin de dichos ensayos y que para el caso de Colombia, el Instituto(acional de )as 8I()I*S9 ha propuesto estas normas!a precisin en los resultados de los ensayos de laboratorio no solamente depende del seguimientoestricto de los pasos recomendados por las normas e"istentes, sino tambi/n de la calidad y buenestado de los equipos que se utilicen en el proceso *s como de la preparacin de las personasencargadas y del conocimientos que estos tengan acerca del tema, de las condiciones de loslugares destinados a los laboratorios, de los procedimientos de e"traccin y mane&o de muestras yde otros tantos factoresCon el fin de clasificar un suelo mediante la caracteri0acin del mismo en el laboratorio, se debecontar con muestras o porciones del mismo cuando los ob&etivos son generales y no se requiereconocer propiedades especficas, se mane&aran muestras de inspeccin, de las cuales solo se pideque mane&en masas representativas 'or el contrario si los datos a conocer son especficos semane&aran muestras de laboratorio que deben cumplir con condiciones de tama$o, procesos deobtencin, mane&o en el traslado, ambiente de almacenamiento, entre otras Seg#n sean laspropiedades que se deseen conocer acerca de los suelos en estudio se podrn mane&ar muestrasalteradas e inalteradasC Farrena de -4 mm de diametro " - mm '()T***>C+ Farrena de + mm de diametro " - mm '()T***>C'* )arilla de e"tensin para mas de - mm de longitud

M -D5E2D Idic!dor de ie5 ;re93ico co c!85e de +* #

M -D5E2D@* Idic!dor de ie5 ;re93ico co c!85e de '** #

7/25/2019 Intro Ducci Onf6ve4wq6ghqawf6r

6/56

M -D5E2D@F Idic!dor de ie5 ;re93ico co c!85e de /** #

Descripci geer!5 < especi;ic!cioesSe utili0a para la determinacin del nivel fretico en perforaciones, po0os y otras estructurassubterrneas abiertas Montado en carrete, con indicador de encendido y apagado y emisin dese$al sonora cuando la sonda toca el agua El e"tremo sensor de la sonda tiene una punta de acero

ino"idable con protector de plstico para evitar lecturas falsas El dimetro de - mm permite unafcil introduccin a trav/s de tubos de pulgada El cable est marcado a intervalos de - cm

F4cio!#ie3o co 8!3er!6 2 ) =C* Peso !pro"i#!do6 D Gg

16-E0096

16-T0009/D

16-T0009/C

PROCEDIMIENTO ENSAYO DE LMITE LUIDO Y LIMITE PLSTICO

LMITE LUIDO

*lbert Maurit0 *tterberg defini los lmites de consistencia de los suelos finos, con el fin decaracteri0ar su comportamiento Estos lmites son< !mite de Cohesin, !mite de 'ega&osidad,!mite de Contraccin, !imite 'lstico y !imite !quidoEl !mite !quido se define como el porcenta&e de humedad del suelo, por deba&o del cual se

presenta un comportamiento plstico Cuando los suelos alcan0an porcenta&es de humedadmayores al lmite lquido, su comportamiento ser el de un fluido viscoso

7/25/2019 Intro Ducci Onf6ve4wq6ghqawf6r

7/56

Este lmite adems de ser un parmetro esencial para la clasificacin de los suelos, puede ser #tilpara determinar problemas de potencial de volumen, para estimar asentamientos en problemas deconsolidacin y en con&unto con el !mite plstico para predecir la m"ima densidad en estudios de

compactacinEn la determinacin de correlaciones de los suelos como la compresibilidad, permeabilidad ycompactibilidad, es usado el lmite lquido en con&unto con el lmite plstico y el ndice deplasticidad

OBGETIHOEste m/todo de ensayo tiene como propsito obtener datos por medio de los cuales se puedandeterminar las siguientes constantes de los suelosna ve0 se haya preparado el material, se coloca una parte de este en la ca0uela y se comprime ye"tiende sobre la misma, procurando no de&ar burbu&as de aire y que su m"imo valor deprofundidad sea apro" - mm

7/25/2019 Intro Ducci Onf6ve4wq6ghqawf6r

8/56

5 Aaciendo una pasada de arriba hacia aba&o y manteniendo el ranurador normal a la superficie dela ca0uela, se reali0a la ranura lo ms uniforme posible5 Se acciona la ca0uela a una ra0n de apro" + golpes por segundo, contando el n#mero de golpesnecesario hasta que el talud de la ranura se cierre a lo largo de -.mm !a ranura debe cerrarse porflu&o del suelo, mas no por el despla0amiento del suelo sobre la ca0uela

M4es3r! desp4s de !ccio!r 5! c!?4e5! M4es3r! !3es de !ccio!r 5! c!?4e5!

5 Se e"trae una parte del suelo presente en la ca0uela, asegurndose que sea de lado y lado de laranura y se coloca en un recipiente de masa conocida y se tapa

5 El suelo sobrante se pasa a la 0ona de me0clado y con ayuda agua destilado se vara la humedadde este seg#n se necesite aumentar o disminuir el n#mero de golpes

5 Se lava y se limpia tanto el ranurador como la ca0uela y se reali0an dos tanteos ms

5 Es necesario que los datos de golpes est/n comprendidos en los siguientes intervalos +45.4, +5., -45+4

Reco5ecci de M4es3r! p!r! de3er#i!r Porce3!e de J4#ed!d

5 Se registra el valor del peso de recipiente ms la porcin de suelo Se somete a secado en elhorno a una temperatura de -- LC y una ve0 se obtengan valores de masa constante se registrael peso de suelo seco mas recipiente

CN!C>!BS5 Contenido de Aumedad de cada una de las muestras tomadas

$K& '**

=ondeniversalmente se ha establecido lamalla (o + 1,:4mm3 como medida divisoria en la clasificacin de suelos finos y gruesosJinalmente a trav/s de una curva de distribucin, donde el e&e de la abscisa corresponde aldimetro de las partculas y el e&e de las coordenadas corresponde al porcenta&e retenido, semuestra con un alto porcenta&e de apro"imacin a lo real, la variedad de tama$os de partculasque componen el suelo en estudio Se considera que una grfica con las caractersticas de laJigura ?a presenta homogeneidad, lo que en t/rminos de geotecnia y comportamientoingenieril no es bueno y que una grfica con las caractersticas de la Jigura ? b presentaheterogeneidad en sus partculas, lo que se considera favorable en t/rminos geot/cnicos

=entro de los procesos de anlisis y clasificacin de suelos en proyectos de ingeniera comocarreteras, estabilidad de taludes, diques, aeropistas, t#neles, es de gran importancia losprocesos de anlisis granulom/trico que se efect#an a los suelosTure0 Fadillo5 ico odrgue0 1+43 e"pone en su libro Mecnica de Suelos que 8elcomportamiento mecnico e hidrulico esta principalmente definido por la compacidad de losgranos y su orientacin, caractersticas que destruye, por la misma manera de reali0arse, laprueba de granulometra, de modo que en sus resultados finales se ha tenido que perder toda

huella de aquellas propiedades tan decisivas =e esto se desprende lo muy deseable que serapoder hacer una investigacin granulom/trica con un m/todo tal que respetara la estructuracininalterada del material este m/todo, sin embargo, hasta hoy no se ha encontrado y todo pareceindicar que no se podr desarrollar &ams9

OBGETIHO

Este m/todo de ensayo tiene como propsito obtener datos por medio de los cuales se puedandeterminar las siguientes constantes de los suelosna ve0 se encuentra el material a temperatura ambiente, se preparara la serie de tamicesdesde el (o + hasta el (o + y se dispone por la parte superior

5 Fien sea de manera mecnica o de manera manual se lleva a cabo el proceso de tami0ado Siel proceso de tami0ado es manual, se recomienda reali0ar movimientos que produ0can la

suficiente vibracin y el despla0amiento de las partculas de un lugar a otro a trav/s de lasmallas de los tamices5 Con ayuda de recipientes para medicin y de una balan0a de precisin ,- g se procederreali0ar las pesadas de los materiales retenidos en cada malla5 Esta operacin se reali0ara desmontando primero los tamices de mayor dimetro, depositandosu contenido en recipientes puestos sobre la balan0a y registrando el peso del material

Porce3!e 74e P!s!6; R -V; ) Coe;icie3e de Ui;or#id!d6

(*'*

=onde!BS5 Nreanitario A#medoPhum< 'eso A#medo

)< )olumen de la muestra

) re! corregid!

$ $*:/+&0&

=ondena ve0 el sistema este montado se abre la vlvula y se de&a fluir la arena hasta quede&e de hacerlo5 !uego se toma el peso del aparato cono y arena y teniendo en cuenta que ya seconoce la constante del cono, se puede conocer tambi/n el peso de la arenanecesaria para llenar el recipiente5 El procedimiento se reali0a mnimo tres veces, promediando as los pesos obtenidosy lograr una mayor precisin en los resultados Se debe comprobar que la variacinentre pesos no debe ser mayor al - ; y en dado caso que se presente tal situacin sedeben descartar los datos y hacer de nuevo el procedimiento!a densidad de la arena se calcula de la siguiente maneranificado =e Clasificacin =e Suelos 1S>CS3 y algunas tablas de otrasreferencias que permiten clasificar los suelos en funcin de los resultados obtenidosen los ensayos de !mites de *tterberg y %ranulometra

En la 7abla a continuacin se presentan los datos necesarios para la clasificacin delos suelos

D!3os eces!rios p!r! c5!si;ic!ci de s4e5os por sis3e#! SUCS

PROCEDIMIENTO

- =etermine el porcenta&e de suelo que pasa por el tami0 (L +

+ Si el porcenta&e de suelo que pasa por el tami0 (L + es menor a 4 ;, se trata deun suelo de grano grueso y se siguen los siguientes pasos