U L A D E C H FACULTAD DE UNIVERSIDAD LOS ANGELES DE INGENIERÍA

CHIMBOTE Escuela Profesional de

Ingeniería Civil

LA CARBONERA

DOCENTE:

ING. EDWIN ARTEAGA CHAVEZ

CURSO:

MECÁNICA DE SUELOS I

INTEGRANTES:

ARÉVALO ACEDO CARLOS

GIL MORENO JHON

GIL MORENO LUIS

QUISPE RODRIGUEZ

VILLANUEVA ARMIJO WILMER

2016

CHIMBOTE-PERÚ

INTRODUCCION

El objetivo principal de la mecánica de suelos es estudiar el comportamiento del suelo para

ser usado como material de construcción o como base de sustentación de las obras de

ingeniería. Para esto es necesario obtener muestras representativas del suelo que se someten

a pruebas de laboratorio, tomando en cuenta el muestreo y los ensayos que se realizan

necesariamente sobre pequeñas muestras de población.

El presente estudio de mecánica de suelos fue realizado en la cantera ubicada en la localidad

Pampa la Carbonera ,Distrito Nepeña, se encuentra ubicado a la derecha de la Carretera

Panamericana Norte a la altura del Kilómetro 415 y 2.77 Km al Este de la Panamericana.

El trabajo se realizó usando métodos empíricos y mediante estudios de laboratorio, con el

propósito de poder saber con precisión las propiedades mecánicas y físicas del suelo, basados

en 3 ensayos de las cuales fueron: Análisis granulométrico, Peso Específico y Límites de

Atterberg.

OBJETIVO

Determinar mediante pruebas de campo y ensayos de laboratorio, las propiedades físicas

mecánicas del suelo, tales como: Granulometría, límites de Atterberg, , Peso Específico

INDICE

CAPÍTULO I

CANTERAS……………………………………………………………………………….06

2.1. DEFINICIÓN………………………………………………………………………...06

2.2. CANTERA PAMPA CARBONERA…………………………………………..……07

a.-

Propietario……………………………………………………………………………...…07

b.- Ubicación………………………………………………………………………………07

c.-

Accesibilidad……………………………………………………………………………....08

d.- Métodos de Explotación……………………………………………………………..08

e.- Calculo de Reserva…………………………………………………………………….08

f.- Tipos de Agregados…………………………………………………………………....08

g.- Producción y Venta de Agregados…………………………………………….……..08

h.- Medidas de seguridad ambiental y laboral………………………………………….08

CAPITULO II

METODOS DE ENSAYO………………………………………………………-……….09

A) ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR TAMIZADO…………………………….09

A.1. OBJETIVO……………………………………………………………………………09

A.2. NORMAS……………………………………………………………………………..09

A.3. EQUIPOS……………………………………………………………………………..09

A.4. PROCEDIMIENTO…………………………………………………………………..10

A.5. CÁLCULOS…………………………………………………………………………..11

A.6. RESULTADOS DE LABORATORIO…………………………………………….…12

A.6.1.1 Cuadro………………………………………………………………………….....12

A.6.1.2. Curva Granulométrica………………………………………………………….12

A.6.1.3 Coeficientes de Uniformidad (cu) y Grado de Curvatura (cc)……………...…13

B) PESO ESPECÍFICO…………………………………………………………………..13

B.1. OBJETIVO……………………………………………………………………………13

B.2. NORMAS…………………………………………………………………………… .13

B.3. EQUIPO…………………………………………………………………………...….13

B.4. PROCEDIMIENTO………………………………………………………………..…13

B.5. CÁCULOS……………………………………………………………………………14

B.6. RESULTADOS DE LABORATORIO…………………………………………………

C) LÍMITES DE ATTERBERG…………………………………………………………

C.1. OBJETIVO………………………………………………………………………….

C.2. NORMAS………………………………………………………………………….

C.3. LIMITE LÍQUIDO………………………………………………………………..

C.3.1. Equipos………………………………………………………………………….

C.3.2. Procedimiento…………………………………………………………………..

C.3.3. Cálculos…………………………………………………………………………...

C.4. LÍMITE PLASTICO………………………………………………………………..

C.4.1. Equipo necesario………………………………………………………………..

C.4.2. Procedimiento…………………………………………………………………….

C.4.3.Calculos……………………………………………………………………………

C.5. RESULTADOS DE LABORATORIO……………………………………………..

RECOMENDACIONES………………………………………………………………..

CONCLUSIONES…………………………………………………………………………

ANEXOS………………………………………………………………………………….

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS………………………………………………..

PANEL FOTOGRÁFICO……………………………………………………………..

INTRODUCCION

El presente estudio de mecánica de suelos fue realizado en la cantera ubicada en la localidad

Pampa la Carbonera ,Distrito Nepeña, se encuentra ubicado a la derecha de la Carretera

Panamericana Norte a la altura del Kilómetro 415 y 2.77 Km al Este de la Panamericana, el

trabajo se realizó usando métodos empíricos y mediante estudios de laboratorio, con el

propósito de poder saber con precisión las propiedades mecánicas y físicas del suelo, basados

en ensayos. Los ensayos de mecánica de suelos tienen como propósito identificar (o

clasificar) el material, determinándole ciertas propiedades físicas y estableciendo criterios de

control sobre el material. Como es imposible ensayar la masa de suelos completa y como el

suelo es un material variable, es necesario hacer varios ensayos sobre cantidades pequeñas

de suelo que permitan extrapolar los resultados a la masa completa. Para que los ensayos

sean válidos para la masa de suelos, deben ser ejecutados sobre muestras que se consideran

representativas de la misma y que cumplen las normas de muestreo establecidas.

OBJETIVOS

Determinar mediante pruebas de campo y ensayos de laboratorio, las propiedades físicas

mecánicas del suelo, tales como: Granulometría, límites de Atterberg, , Peso Específica

CAPITULO I

CANTERAS

1.1. Definición: Es el lugar de donde se extraen materiales de construcción del lecho

rocoso natural, material particulado para vías o materiales para otras necesidades

ingenieriles tales como enrocados, filtros, terraplenes, obras de contención y obras de

construcción de edificaciones, y piedras para fines ornamentales, escultóricos o

artesanales. Es decir, se excluye de esta clasificación la extracción de minerales

propiamente dichos.

La explotación es el conjunto de operaciones unitarias que permite separar un material

o mineral de sus acompañantes en el depósito o yacimiento. Entre estas operaciones se

encuentran los métodos de arranque, carguío, transporte, estabilización, utilización del

vacío de explotación manejo disposición de sobrantes, entre otras.

La explotación de un depósito o un yacimiento no es un concepto único e

inmodificable, pues varía en la forma como se distribuye el material explotable, lo cual

induce a sectorizar la cantera así como a definir correctamente la secuencia de explotación.

De otro lado en un depósito se encuentran otro tipo de materiales que aun cuando no son

objeto de la explotación, son de algún interés económico el cual debe verse.

Con la finalidad de detectar volúmenes alcanzables y explotables de materiales con

propiedades adecuadas que satisfagan las demandas de construcción en la zona, se

efectuará el presente informe

1.2 Cantera Pampa la Carbonera

Pampa La Carbonera se localiza en el distrito de Nepeña, perteneciente a la provincia de

Santa del departamento de Ancash, Perú.

Propietario a solicitud del cliente, por lo que no cuenta con un personal permanente en la

zona.

El año de explotación es desde 1998 y el área del denuncio es de 300 hectáreas,

encontrándose explotada en un 3% del área total.

a.- Propietario: Sr. Isidro Chero Gálvez

b.- Ubicación: La cantera se encuentra ubicado en:

LOCALIDAD : Pampa Carbonera

DISTRITO : Nepeña

PROVINCIA : Del Santa

DEPARTAMENTO : Ancash

SUB-REGION : El Pacifico

REGION : Chavín

Se encuentra ubicado a la derecha de la Carretera Panamericana Norte a la altura del

Kilómetro 415 y 2.77 Km al Este de la Panamericana.

c.- Accesibilidad: La vía principal de acceso a esta cantera es la Carretera

Panamericana Norte, complementándose con el camino de acceso a la margen derecha de

la Panamericana una distancia aproximada de 2.77 Kilómetros.

d.- Métodos de Explotación: La explotación se realiza a cielo abierto con cargador

frontal y una zaranda estática de diámetro de ¼”.

e.- Calculo de Reserva: Esta cantera tiene una potencia promedio de 3.60 m,

aproximadamente tienen un 97% de reserva por lo que el volumen de reserva de explotación

es de 8’904,600 m3.

f.- Tipos de Agregados: El material que comercializa esta cantera es arena gruesa.

g.- Producción y Venta de Agregados: esta cantera produce a solicitud del cliente por lo

que no tiene una producción estándar. El costo del material es:

DESCRIPCION

COSTO EN

CANTERA

(S/./m3)

COSTO EN

OBRA

(S/. /m3)

Arena Gruesa

1.50

14.00

h.- Medidas de seguridad ambiental y laboral

* Medidas de seguridad ambiental: Por ser una cantera nueva, y estar en un 3% de

explotación no se observa ningún deterioro en el terreno.

* Medidas de seguridad laboral: El personal que labora en esta cantera usa cascos de

seguridad, faltándoles los demás implementos de seguridad.

CAPITULO II METODOS DE ENSAYO

A) Análisis Granulométrico Por Tamizado

Este ensayo consiste en la determinación de los porcentajes de piedra, grava, limo y

arcilla que hay en una cierta masa de suelo y por consiguiente la distribución de sus

partículas de acuerdo a su tamaño. Esta se determina mediante el tamizado o paso del

agregado por mallas de distinto diámetro hasta el tamiz N° 200 (de diámetro 0.074 mm),

considerándose el material que pasa dicha malla en forma global.

El análisis granulométrico deriva de una curva granulométrica, donde se grafica diámetro de

tamiz vs porcentaje acumulado que pasa o que retiene el mismo, de acuerdo al uso que se

quiera dar al agregado.

A.1. OBJETIVOS

Determinar la distribución del tamaño de partículas del suelo

Trazar la curva granulométrica

Clasificar el suelo por el método SUCS y AASHTO

A.2. NORMAS

(ASTM C-136 / NTP 400.037)

A.3. EQUIPOS

-Balanza con precisión a 0.1 gr.

-Juego de Tamices: 1 ½”, 1”, ½”, 3/8”, N° 4, N° 8, N° 10, N° 20, N° 40, N° 100, N° 200,

incluyendo tapa y fondo , siendo las mallas de abertura cuadrada.

-Horno con gradación de temperatura de hasta 110 °C como mínimo.

-Bandejas con capacidad suficiente para colocar la muestra.

-Brocha o cepillo

A.4. PROCEDIMIENTO

Para realizar el análisis granulométrico por tamizado se procedió de la forma

por cuarteo, llegándose a determinar la distribución del agregado de acuerdo al

tamaño de sus partículas.

El cuarteo es el proceso de reducir una muestra representativa a un tamaño

conveniente para efectuar ensayos con ellas. Se realiza sobre todo en muestras

cuya grava no es limpia y se procede de la siguiente manera:

-Se extiende la muestra en una superficie limpia y llana o sobre una lona, y se

mezcla con una pala. Se hace de modo que el material se deposite en forma

cónica, y luego se aplasta e l cono con la pala formando una capa circular de

espesor uniforme.

-Con una escuadra o tablón rectangular de madera, se divide en cuatro partes

aproximadamente iguales, se cogen dos pares opuestas y se unen, desechándose

las otras dos.Se repite esta operación hasta tener la cantidad de material necesario

para el análisis, aproximadamente 500 gr.

-Se disgregan los terrones arcillosos del material. Se pesa la muestra seca sin lavar

y se anota como P1 (Peso de la muestra secada al horno)

-Se lava, vertiendo el agua con material suspendido en el tamiz N° 200, y se elimina

el material que pasa por dicho tamiz, que vendría a ser la parte de arcilla del

agregado.

-Cuando el material contiene mucho material arcilloso, es preferible antes de lavarlo

dejarlo en remojo por unas horas para que se disuelva la arcilla.

-Se seca la muestra lavada en horno a 110 °C por 16 horas, hasta que tenga peso

constante.

-Se colocan los tamices ordenados en forma descendente en cuanto a su diámetro

para que los diámetros mayores queden arriba, siendo la última en colocar la malla

N° 200, debajo de la cual se coloca una base.

Se pasa el agregado por los tamices y se agita el tiempo necesario hasta que no pase

muestra al siguiente tamiz o base. Para lograr esto en el agregado fino el tiempo

debe ser aproximadamente de 15’ .

Se procede de la misma manera con cada uno de los tamices, anotándose en cada

uno el peso que retiene.

A.3. CÁLCULOS

La suma de los pesos retenidos en los distintos tamices hasta el tamiz N°200 es el P2

(Peso de la muestra lavada y secada al horno)

La diferencia entre el Peso inicial de la muestra secada al horno y el Peso de la

muestra lavada y secada al horno es el material que pasa la malla N°200

Material que pasa malla N°200 = P1 – P2

Porcentajes Retenidos y que pasan cada malla:

% parcial retenido en un tamiz = Peso retenido en el tamiz x 100

P1% que pasa Malla N° 200 = (P1 – P2 ) x 100

P1

% acumulado retenido en un tamiz = Suma de % parciales retenidos hasta dicho tamiz

% acumulado que pasa cada malla = 100 - % acumulado retenido en dicha malla = %

acumulado que pasa tamiz anterior - % parcial retenido en el tamiz. Se comienza con

100% en el tamiz en que no queda retenido material.

A.3.1. RESULTADOS

A.3.1.1 CUADRO

A.3.1.2. CURVA GRANULOMÉTRICA

A.3.1.3 COEFICIENTES DE UNIFORMIDAD (Cu) y Grado de curvatura (Cc)

B) PESO ESPECÍFICO Es la relación entre la masa de un cierto volumen de sólidos a una temperatura dada y la masa

del mismo volumen de agua destilada y libre de gas, a la misma temperatura.

B.1. OBJETIVO Determinar el peso específico de las partículas sólidas B.2. NORMAS:

ASTM D 854-02.

AASHTO T 110.

MTC E-113 2000 (PERÚ).

0.010.1110100

% P

asan

te

(mm)

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO

B.3. EQUIPO:

Fiola

- Tamiz N° 4

- Horno de secada 110°C

- Recipiente

- Balanza

- Mechero

- Termómetro ambiental

B.4. PROCEDIMIENTO:

Colocamos la muestra de suelo natural al horno (110°C) por 24 horas.

Extraemos la muestra del horno y sacamos una muestra representativa del

suelo de 60 gramos aprox. (Wo).

Pesamos la fiola

Pesamos la fiola + agua (W2).

Pesamos la fiola + muestra + agua (W1), este peso se toma despuésde someter a baño

maría por 10 min, luego 10 min se lo deja enfriar y se pesa

B.5. CÁCULOS

El peso específico de las partículas sólidas en agua a una temperatura Tx se calcula con

la siguiente ecuación:

Gs == Peso especifico (T/Tx oC) = 𝑀𝑜

Mo + (Ma−Mb)

donde:

Gs=peso específico relativo de las pmtículas sólidas

Mo=masa de la muestra de suelo seco al horno, en gramos.

Ma= masa del picnómetro lleno de agua a la temperatura T;;¡ en gramos.

Mb= masa del picnómetro lleno con agua y suelo a la temperatura Tx; en gramos. T

temperatura de los contenidos del picnómetro cuando se determinó la x masa Mb, en grados

centígrados.

B.6. RESULTADOS DE LABORATORIO

Peso de la fiola = 161.6 gr.

b) Peso de la fiola + agua = 659gr.

c) Peso de la muestra seca = 125 gr.

d) Peso de la fiola +muestra+ agua= 738.20gr.

GS=125/(125+(659-738.20)=2.72

C) LÍMITES DE ATTERBERG

Se conoce como plasticidad de un suelo a la capacidad de éste de ser moldeable. Esta

depende de la cantidad de arcilla que contiene el material, es decir el material que pasa la

malla N° 200. Un material de acuerdo al contenido de humedad que tenga, pasa por tres

estados definidos liquido, plástico, y seco.

C.1. OBJETIVOS

Determinar el límite liquido del suelo

Determinar el limite plástico del suelo

Determinar el índice plástico del suelo

C.2. NORMAS APLICABLES

ASTM D 4318 (NTP 339.129)

C.3. LIMITE LIQUIDO:

C.3.1. Equipos

- Aparato de Casagrande, que consta de una cuchara con superficie circular un acanalador

que sirve para hacer una hendidura en el material

- Tazón para depositar y mezclar el material a ensayar.

- Taras para determinar el contenido de Humedad.

- Espátula de acero inoxidable para mezclar el material con agua.

- Balanza con sensibilidad de 0.01 gramos.

- Horno capaz de mantener la temperatura a 110°C. ± 5°C

C.3.2. Procedimiento

- Se seca el material y se disgregan los terrones arcillosos.

- Se tamiza por la malla N° 40, usándose el material que pasa dicho tamiz.

- Se deposita el material en el tazón, y se añade agua, de preferencia destilada,

revolviendo hasta que la humedad sea uniforme y le de a la mezcla consistencia moldeable.

- Se traslada a la cuchara de bronce de la Copa Casagrande, llenándola

aproximadamente un tercio del total.

- Con la espátula se empareja el material, dándole la forma de un circulo que tiene una

profundidad máxima de un centímetro.

- Con el acanalador se le hace una hendidura en el centro del circulo formado, de un extremo

a otro y se limpia la hendidura con la espátula de modo que sea perfectamente visible.

- Se acciona la Copa Casagrande mediante su manivela para elevar la cuchara

hasta su altura de caída (1 cm) y hacerla que caiga, considerando cada caída como un golpe,

a la velocidad de dos golpes por segundo, hasta que cierre la hendidura en la parte central

unos 13 mm.

C.3.3. Cálculos

- Peso de agua Pagua = P1-P2

-Peso de Muestra Seca Pms = P2-Ptara

- Contenido d Humedad (%) w = Pagua x 100 / Pms

- Todo este proceso nos determina un punto en la grafica de Numero de Golpes vs Contenido

de Humedad.

- Esta operación se repite para cuatro puntos: dos cuando la hendidura se cierra antes de los

25 golpes y dos cuando se cierra después de 25 golpes, pudiendo estar el rango entre 17 y 35.

- Se grafica en un papel semilogarítmico: Numero de golpes vs Contenido de Humedad. En

las abscisas y en escala logarítmica se coloca los golpes, mientras que como ordenadas y en

escala aritmética van las humedades. Se unen los puntos mediante una linea recta promedio.

Si uno de los puntos se aleja mucho se anula. El limite liquido se determina con el contenido

de humedad para el cual la hendidura se cierra en 25 golpes.

C.4. LÍMITE PLASTICO

C.4.1. Equipo necesario:

- Balanza con sensibilidad de 0.1 gramo

- Horno capaz de mantener la temperatura a 110°C ± 5°C.

- Placa de vidrio esmerilada , u otra superficie liza no absorbente.

- Tazón para depositar y mezclar el material a ensayar.

- Tara para determinar el contenido de humedad.

- Espátula de acero inoxidable para mezclar el material con agua.

C.4.2. Procedimiento:

- Se emplea el mismo material que el usado para el límite líquido. Si contiene demasiada

humedad, se agrega un poco de material seco sobrante del ensayo hasta conseguir que

la muestra tenga una consistencia tal que pueda ser rolado entre los dedos de la mano y

el vidrio esmerilado. Si está demasiado seca como para formar hilos de 3.2 mm (1/8”) de

diámetro se le agrega agua destilada.

- Se toman aproximadamente dos gramos de la muestra, y se forman bastones o rollos

cilíndricos delgados de muestra de modo que lo podamos rodar sobre el vidrio esmerilado

para quitarle humedad.

- Se inicia el rolado entre los dedos de la mano y el vidrio esmerilado, a razón de 80 a 90

ciclos por minuto, considerándose un ciclo como un movimientode la mano hacia delante y

hacía atrás de la posición de arranque.

- El limite plástico se determina cuando se forman bastoncitos de 3.2 mm dediámetro, en el

instante en que se forman resquebrajaduras superficiales.

- Se anota el peso de la tara incluyendo su tapa (Ptara)

- Se colocan los bastoncitos en la tara y se pesa la muestra húmeda más la tara con la tapa

(P1)

- Se coloca la tara sin la tapa en el horno a temperatura de 110°C ± 5°C por16 horas hasta

que tenga peso constante. Del mismo modo que con el limite liquido hay que tener sumo

cuidado con no elevar demasiado la temperatura si se va ha dejar de un día par otro, lo

recomendable es dejarlo a 60°C.

- Se retira la muestra del horno, se coloca la tapa de la tara, se deja enfriar y se pesa la muestra

seca más tara con tapa (P2)

C.4.3.Calculo:

- Peso de agua Pagua = P1-P2

- Peso de Muestra Seca Pms = P2-Ptara

- Contenido de Humedad (%) w = Pagua x 100 / Pms

- Este valor es el limite plástico de un ensayo. Se efectúan dos ensayos para tener una mejor

aproximación, y el limite plástico de la muestra es el promedio de los dos resultados

Indice de plasticidad:

Es la diferencia entre el limite liquido y el limite plástico

IP = LL-LP

C.5. RESULTADOS DE LABORATORIO

NOTA: Este ensayo no se pudo realizar debido que el material no presenta plasticidad, el

material es un agregado fino (arena gruesa)

DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS

Los resultados obtenidos en cada ensayo se elaboraron teniendo en cuenta las normas que se

basan para un ensayo , en el caso del ensayo de límites de Atterberg no se pudo determinar ,

debido a que no cuenta pasticidad por lo que es un agregado fino (arena gruesa)

RECOMENDACIONES

*Es recomendable contar con los equipos necesarios para la elaboración de cada ensayo

*Se recomienda que para determinar los datos de cada ensayo, se debe cumplir todas las

normas establecidas para cada ensayo.

*Siendo estudiante, es necesario contar con el apoyo necesario del docente en cada ensayo,

debido a que puede haber dificultades al momento de comenzar a ejecutar.

*Es necesario

CONCLUSIONES

Como conclusión se obtuvo que para poder determinar los cálculos de cada ensayo es

necesario seguir los pasos en la cual establecen las normas

ANEXOS

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Alexander Ticona. Anális granulométrico por Tamizado (Astm-D422) [en línea].

es.slideshare , 2014 [fecha de consulta: 10 de mayo del 2016]. Disponible en

http://es.slideshare.net/Alexander159/analisis-granulometrico-por-tamizado-38024430

http://www.mopc.gov.py/userfiles/files/suelos.pdf

PANEL FOTOGRÁFICO

A. ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO

B. ENSAYO PESO ESPECÍFICO

C) ENSAYO LÍMITES ATTERBERG