Manual de Mecanica de Suelos-II-2015

7/23/2019 Manual de Mecanica de Suelos-II-2015

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MANUAL DE LABORATORIO DE

MECÁNICA DE SUELOS UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGRÍCOLA

Pág. 1 Ing. Roberto Alfaro Alejo

Roberto Alfaro A.

Manual de Laboratorio

de Mecánica de

Suelos

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANOESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGRICOLA

Curso: Mecánica de SuelosII

2016







INDICE DEL CONTENIDO1.

Introducción ................................................................................................... 3

2.

Medición en Situ deL Contenido de Humedad (SPEEDY) ........................... 7

3.

Densidad de Campo In Situ (Cono de Arena) ............................................... 9

4. Medición de Conductividad Hidráulica ....................................................... 16

5. Uso del programa Plaxis en el calculo de aguas subterraneas ..................... 17

6. Metodo de ensayo normalizado para la auscultacion con penetrometrodinamico ligero de punta conica (DPL) .................................................... 23

7.

Ensayo de Corte Directo .............................................................................. 28

8. Ensayo de Resistencia al Corte Triaxial ...................................................... 39

9. Ensayo de Relacion de Soporte de California (CBR).................................. 47

A.

Bibliorafia .................................................................................................... 53

B. Siglas y Abreviaturas ................................................................................... 54

C. Anexo .......................................................................................................... 55







1. INTRODUCCIÓN

1.1. La Importancia de Ensayos de Mecánica de Suelos

El suelo puede existir como un material de origen natural en su estado no

perturbado, o como un material compactado. La ingeniería geotécnica implica lacomprensión y la predicción del comportamiento de los suelos. Al igual que otrosmateriales de construcción, el suelo posee propiedades mecánicas relacionadas con laresistencia, la compresibilidad y permeabilidad.

Es importante cuantificar estas propiedades para predecir cómo se comportará elsuelo bajo la carga de campo para el diseño seguro de las estructuras del suelo (por ejemplo,terraplenes, presas, revestimientos de contenedores de residuos, base de carretera, etc.), asícomo otras estructuras que están sobre el suelo.

La cuantificación de las propiedades mecánicas del suelo se lleva a cabo en ellaboratorio mediante pruebas normalizadas de laboratorio.

1.2.

Alcance del Contenido del Manual

Los principales objetivos de un curso de laboratorio de mecánica de los suelos sonla introducción de técnicas de laboratorio de mecánica de suelos para estudiantes deIngeniería Agrícola, y para familiarizar a los estudiantes con los métodos comunes deensayos geotécnicos, normas de ensayo, y la terminología. Los procedimientos para todaslas pruebas que se describen en este manual se escriben de acuerdo con los estándaresaplicables de la Sociedad Americana para Pruebas y Materiales (ASTM) y otras.

Es importante estar familiarizado con estos estándares para entender, interpretar yaplicar correctamente los resultados de laboratorio obtenidos utilizando un métodoestandarizado.

Cada prueba que se describe en este manual tiene asociado un número estándarASTM que se resumen en la Tabla 1.

Tabla 1: Norma Aplicable a los ensayos de Mecánica de Suelos

PRACTICA DELABORATORIO

CAPITULONORMA APLICABLE

NTP ASTM AASHTO MTC

Cada capítulo del manual se describe una prueba, pero el instructor puede optar porcombinar más de una prueba durante una sesión de laboratorio determinado. Por ejemplo,

el contenido de humedad y ejercicios de laboratorio de gravedad específica sonrelativamente cortos, por lo que sería razonable combinar estos ejercicios en un período delaboratorio de tres horas.

El Informe de Laboratorio a presentar por el estudiante deberá estar con lassiguientes secciones:

− Normativa Aplicable.− Objetivos.− Información Preliminar.− Equipos y Materiales.− Procedimiento Experimental.

−

Cálculos y Resultados.• Muestra de Suelo.• Hoja de Cálculo.







− Observaciones.− Errores.− Mejoras.

1.3.

Revisión de Relación Peso - Volumen en Suelos

El suelo es un medio poroso que consiste de sólidos del suelo (granos minerales) yvacíos. Algunos de los vacíos se llenan con aire, y algunos están llenos de agua. Losdiferentes componentes del suelo (sólidos del suelo, vacíos llenos de agua, y espaciosvacíos llenos de aire) poseen cada uno el peso y el volumen como se define en la figura N°1.

Figura 1: Parámetros usados para cálculos Peso – Volumen.

A lo largo de este manual, se le requerirá para llevar a cabo los cálculos de peso porvolumen de suelo. La discusión de las relaciones peso-volumen (relaciones de fase) es elmaterial estándar para los cursos de pregrado de mecánica de suelos, pero también seincluye en este manual para su información. Esta revisión no presenta una lista exhaustivade las ecuaciones para que usted pueda recordar.

Simplemente se incluye una "caja de herramientas" de las definiciones básicas y lasrelaciones que se pueden utilizar para realizar la mayoría de los cálculos de peso porvolumen de relación. En la mecánica de suelos, se define varios términos en base a losparámetros que se muestran en la figura N° 1. Estos términos constituyen la base para los

cálculos de volumen de peso, y se definen en la Tabla N° 2.Tabla 2: Términos básicos usados en relaciones Peso – Volumen en suelo.

TERMINO ECUACION

TIPICO RANGO ENSUELOS

SIkN/m3

METRICOkgf/m3

Peso Unitario Totalt

t

W

V γ = 14.13 – 22.0 1440-2240

Peso Unitario Seco sd

t

W

V γ = 12.56-20.40 1280-2080







Contenido de Humedad 100%w

s

W w

V = × 10-50%

Peso Unitario de Aguaw

w

w

W

V γ = 9.81 1000

Gravedad Especifica de Solidos de Suelos

s

w s

W GV γ

= 2.65 - 2.80

Relación de Vacíosv

s

V e

V = 0.3 - 1.5

Porosidad 100%v

t

V n

V = × 25% - 60%

Grado de Saturación 100%w

v

V S

V = × 10% - 100%

Para problemas de relaciones de fase:− Intente no memorizar las ecuaciones. Entienda las definiciones, y desarrolle las

relaciones del diagrama de fase con VS = 1;− Asumir GS (2.6 - 2.8) cuando no es dado;− No mezclar unidades de densidad y de peso;− Granos de suelo son incompresibles. Su masa y volumen siguen siendo los mismos

en cualquier relación de vacíos.

1.4. Preparación de Gráficos de Calidad Profesional

Muchos estudiantes tienen dificultad para crear gráficos de calidad profesional a

partir de datos experimentales simplemente porque no han recibido cualquier guía formalo instrucción.

− Título que describa el ensayo realizado y los datos presentados;− Dato y nombre del creador;− Ejes principales a un intervalo sensible;− Uso de escala apropiada (Escala logarítmica, semilog y/o lineal);− Ejes etiquetados y undeadens− Los datos que llenen la mayor parte del espacio gráfico.

Ejemplos de gráficos aceptable y no aceptable son mostrados en Figuras N° 3 y 4.







Figura 2: Ejemplo de un gráfico aceptable.

Figura 3: Ejemplo de un gráfico no aceptable.

(etiqueta de eje faltante, unidades faltantes, título del gráfico faltante, y los datosno llenan el espacio gráfico).

Cuando se utiliza correctamente, el software comercial es una herramienta muyvaliosa para la representación gráfica de los datos. Al utilizar el software comercial, debetener cuidado al aplicar cualquier utilidad automática de ajuste de curvas. Los estudiantessuelen utilizar esta utilidad para obtener resultados sin sentido, que plantean a ciegas comoparte de su informe de laboratorio sin considerar la validez de la curva de ajuste. Si se

utiliza una utilidad automática de ajuste de curvas, siempre se debe comprobar el ajuste dela curva frente a la tendencia esperada.

P e s o U n i t a r i o S e c o

P e s o U n i t a r i o S e c o

d

k / m

3

Contenido de Agua w (%)

ASTM D1557 Arci!!a"ngenier#a Agr#co!a U$A Puno

5 A&ri! '1

o&erto A!*aro

Cur+a cero +ac#os de aire







2. MEDICIÓN EN SITU DEL CONTENIDO DE HUMEDAD(SPEEDY)

2.1.

Norma

Este Modo Operativo está basado en la Norma:

NTP :

ASTM :

AASHTO :

MTC :

La misma que se ha adaptado al nivel de implementación y a las condiciones propiasde nuestra realidad.

2.2.

ObjetivoDeterminar la humedad de una muestra de suelo en campo y en forma rápida

2.3. Introducción

2.4. Equipos y Materiales

Equipo de control de humedad Speedy

2.5.

Procedimiento Experimental

Para determinar la humead de una muestra de suelo por el equipo de “Control rápido

de humedad” ejecute las siguientes instrucciones:1. Seleccione y desmenuce una muestra representativa del suelo a examinar,

evitando la perdida de humedad.

2. Con la botella en posición VERTICAl, coloque el peso de la muestradesmenuzado de suelo en el fondo de la misma (6gr), previamente tapar con labilla de acero el agujero de conexión al manometro.

3. Coloque en la tapa de la botella del Speedy, el reactivo de carburo con la cucharadosificadora. Colocar la tapa en la botella en forma HORIZONTAL de talmanera que no caiga el carburo hasta que se encuentre la botella herméticamente

cerrada.IMPORTANTE: Durante la operación de cierre, se debe mantener la posición

HORIZONTAL para evitar que el carburo al contactar con la muestra reaccioney escape gas de la botella antes que se cierre herméticamente.

4. Agite la botella con movimientos rapidos, verticales y horizontales durante 3minutos. Deje reposar para que el manometro alcance su máxima presión.

5. la presion final indicada en el manometro en la escala de “%”. Con este valor ycon el peso de la muestra humeda colocada en la botella, determine la humedaddel material según tabla, con la corrección correspondiente.

6. Culminada la operación abrir lentamente la botella en un lugar aireado y sinpeligro de fuga. Vaciar y limpiar la botella con escobillas apropiadas,observando a contraluz que quede libre el conducto de gas en la base del tapon







7. hacer una verificación de la hoja de calibración con materiales a ensayar de lazona.

2.6. Registro de Datos y Resultados

2.7. Observaciones

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