Informe de Laboratorio #1(Geotecnia CI 4401-1)

ProfesorRoberto Gesche S.

Profesor AuxiliarJosé Salomon G.

Valentina Guevara P.

IntegranteIgnacio Prado C.

Fecha de entrega28 de Septiembre de 2015

Contenidos

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

Metodología del Ensayo.................................................................................................................4

Memoria de Cálculo.....................................................................................................................10

Resultados del Laboratorio..........................................................................................................11

Conclusiones................................................................................................................................15

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Introducción

En los proyectos de ingeniería, conocer el tipo de suelo en donde se ubicará una obra es de suma importancia ya que permite determinar factores de suma importancia para cada etapa del proyecto, tanto en el diseño como en la construcción y mantención.

Para determinar el tipo de suelo y sus características existen algunos métodos de laboratorio, pero es muy importante que el ingeniero sea capaz de reconocer el tipo y los diferentes componentes de un suelo, incluso en terreno. Para esto existen algunas clasificaciones dependiendo del tamaño del grano y también según algunas características como la elasticidad de la muestra.

Para determinar algunas de las características del suelo existen ensayos que se pueden realizar muy fácilmente e incluso en terreno. Estos ensayos son sacudimiento, amasado, brillo y resistencia de una muestra seca.

En el presente informe se hacen principalmente descripciones cualitativas de las muestras sin ensayos de laboratorio. Es mucho lo que se puede decir de un suelo sin estar en el laboratorio y puede llevar a tomar decisiones importantes en el proyecto en el que se esté trabajando.

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Metodología del Ensayo

El ensayo realizado en el laboratorio contó con dos etapas:

En primer lugar, se realizó un análisis de observación a 9 muestras diferentes en donde se buscó identificar diferentes propiedades, tales como el color, la humedad, clasificación por tamaño, graduación, forma de partículas, entre otros. En el caso de que la presencia de finos fuera muy grade, se debía realizar una prueba de plasticidad con el fin de determinar si corresponde a limo o arcilla. Dicha prueba consiste en mojar un poco de suelo en la palma de la mano y formar una pequeña bola de este y se golpea repetidamente el borde de la mano lo que puede causar la salida del agua del suelo.

A continuación se muestran las diferentes muestras a observar:

Figura 1: Muestra 1

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Figura 2: Muestra 2

Figura 3: Muestra 3

5

Figura 4: Muestra 4

Figura 5: Muestra 5

6

Figura 6: Muestra 6

Figura 7: Muestra 7

7

Figura 8: Muestra 8

Figura 9: Muestra 9

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La segunda parte del laboratorio consiste en un análisis granulométrico, para el cual se procedió de la siguiente manera:

- Se pesa la muestra de suelo, con bolones y sin ellos. Se pasa la muestra de suelo por la malla 3/8” y se separa el material que pasa esta malla, con el fin de determinar posteriormente el porcentaje de finos.

- Se hace pasar el material que queda retenido en la malla 3/8” por todas aquellas mallas de tamaño de apertura mayor, y se pesan las porciones de material que queda retenido en cada una de ellas.

- Se mezcla y homogeniza el material que pasa la malla 3/8” y se selecciona una muestra de 300 gramos.

- Se hace pasar la muestra representativa por las mallas que restan y se pesa la porción de suelo que queda retenida en cada una.

La apertura de cada malla se muestra en la Tabla 1.

Tabla 1: Medidas de las diferentes mallas

El procedimiento a seguir para los cálculos de la curva granulométrica consiste en determinar, para las partículas menores a 3/8’’, el peso asociado a la muestra real (recordando que se trabajó con una muestra representativa). Luego de tener los pesos que quedaron en cada tamiz, se procede a calcular el porcentaje de retención o porcentaje del total de la muestra que se queda en cada tamiz, para luego poder calcular el porcentaje total acumulado (o porcentaje que pasa por cada tamiz). Finalmente se grafica en escala logarítmica el porcentaje que pasa en función de los diámetros de los tamices.

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Memoria de Cálculo

(1) Coeficiente de Uniformidad:

Cu=D60D10

Dónde:Cu: Coeficiente de uniformidad Di [mm]: Diámetro tal que el i[%] del suelo pasa por la malla.

(2) Coeficiente de Curvatura:

C c=D302

D10∗D60

Dónde:C c: Coeficiente de curvatura. Di [mm]: Diámetro tal que el i[%] del suelo pasa por la malla.

(3) Porcentaje de Suelo Retenido

Ri=PriPt

∗100

Dónde:Ri [%]: Porcentaje de peso retenido.Pri [gr ]: Peso de suelo retenido por la malla i.Pt [gr ]: Peso total de la muestra.

(4) Suelo que Pasa

Pi=100−∑R j

Dónde:R j [%]: Porcentaje de peso retenido.Pi [%]: Peso de suelo que pasa por la malla i.

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Resultados del Laboratorio

1. Análisis Visual

Muestra 1: Fino de alta plasticidad (arcilla, ya que no libera agua luego de la prueba) de color café, presenta humedad baja, no se aprecia forma de las partículas ni la presencia de bolones y no existe materia orgánica. Presenta una meteorización alta y una mala graduación.

Muestra 2: Fino de baja plasticidad (limo, ya que libera agua luego de la prueba) de color café, presenta humedad baja, no se aprecia la forma de las partículas ni la presencia de bolones, y no existe materia orgánica. Presenta una meteorización alta y una mala graduación.

Muestra 3: Arena gruesa color café claro y de baja humedad, no presenta finos ni bolones y tiene una mala graduación. Se aprecia una humedad baja, no hay materia orgánica y se observa un grado de meteorización medio a alto. Las partículas son de forma redondeada a sub-redondeada, y menores a 3/8’’.

Muestra 4: Grava color gris de forma sub-angular a angular, menores a 1 cm. Presenta un grado de meteorización medio a bajo y una mala graduación. No presenta humedad, bolones, finos ni materia orgánica.

Muestra 5: Arena color café claro con piedras color morado, con un porcentaje medio de finos. Tamaño menor a 1mm por lo que no se logra identificar la forma. Presenta un grado de meteorización alto y una graduación mala a media. No se observa materia orgánica ni bolones. Posee una baja humedad.

Muestra 6: Arena de varios colores (gris a café) con un bajo porcentaje de fino. Tamaño menor a 1mm por lo que no se logra identificar la forma. Presenta un grado de meteorización medio a alto y una mala graduación. Tiene una baja humedad, casi no presenta materia orgánica y no contiene bolones.

Muestra 7: Grava de diferentes colores (se observa gris, morado, café, entre otros) sin presencia de finos. Se observan formas redondeadas a sub-redondeadas y algunos casos sub-angulares en las partículas, de aproximadamente 1’’. Presenta un grado de meteorización medio y una mala graduación. No se observa humedad, bolones ni materia orgánica.

Muestra 8: Grava de color gris sin presencia de fino. Las partículas son menores a 2’’ de forma angular, sin presencia de bolones. No se aprecia humedad ni materia orgánica. Presenta un grado de meteorización bajo a medio y una mala graduación.

Muestra 9: Grava de Santiago de color variado (café claro y gris, principalmente) de baja humedad y buena graduación (presencia de grava, arena y finos). Grava de forma redondeada a sub-redondeada, menores a 3’’. Se aprecia la existencia de materia orgánica pero no de bolones.

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2. Análisis Granulométrico

En la Tabla 2 se muestra la separación general del suelo.

Tabla 2: Separación del suelo por tamaño

Material Diámetro [mm] Pesos [g]Sobre 3'' 75 1765

Sobre 3/8'' 9,5 1570Bajo 3/8'' 9,5 1655

Total 4990

Y la muestra los pesos retenidos y los pesos que dejaron pasar tanto para las partículas sobre 3/8’’ como para las menores a 3/8’’.

Tabla 3: Datos de la Granulometría

Tamiz ASTM

Diámetro [mm]

Pesos Retenidos

[g]

% Retenido

% Que pasa (por prueba) Peso Total

% Retenció

n

% Que pasa (total)

2 1/2" 63 0 0,0 100,0 0,0 0,0 100,02" 50 0 0,0 100,0 0,0 0,0 100,0

1 1/2" 37,5 125 8,0 92,0 125,0 3,9 96,11" 25 295 18,8 73,2 295,0 9,1 87,0

3/4" 19 340 21,7 51,6 340,0 10,5 76,41/2" 12,5 525 33,4 18,2 525,0 16,3 60,23/8" 9,5 250 15,9 2,2 250,0 7,8 52,4#4 4,75 65 21,6 78,4 357,5 11,1 41,3#8 2,36 45 15,0 63,4 247,5 7,7 33,6

#10 2 10 3,3 60,1 55,0 1,7 31,9#30 0,6 60 19,9 40,2 330,0 10,2 21,7#40 0,425 15 5,0 35,2 82,5 2,6 19,1#50 0,3 30 10,0 25,2 165,0 5,1 14,0

#100 0,15 40 13,3 11,9 220,0 6,8 7,2#200 0,075 15 5,0 7,0 82,5 2,6 4,7

Fondo 20 6,6 0,3 110,0 3,4 1,2(*) En donde el peso total corresponde a los pesos asociados a la muestra total y no a la representativa.

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Con los cuales se construye el Error: Reference source not found, el cual muestra la distribución del suelo bajo 2 ½’’.

0.01 0.1 1 10 1000.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

90.0

100.0

Curva Granulométrica

Tamaño de Partícula [mm]

% Q

ue P

asa

Gráfico 1: Curva Granulométrica

De donde se desprenden los valores D10=0,2mmD30=1,6mmD60=12,5mm

Y de las ecuaciones (1) y (2) se obtiene queC c=1,024Cu=62,5

Luego, se puede decir que la muestra está bien graduada.

Si se quisiera hacer más completo el análisis, se debería hacer un análisis de los finos (aquel material que fue capaz de atravesar todos los tamices y que, por lo tanto, es muy pequeño como para hacer un análisis del estilo anterior). Éste se basa en la Ley de Stokes, la cual relaciona la caída de esferas en un fluido, el peso específico de la esfera y del fluido, y la viscosidad del fluido, para así poder determinar la velocidad de sedimentación de las partículas.

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Se debe mezclar una muestra de fino de 50 [gr] con agua destilada y 125 [ml] de un agente dispersante, obteniendo una solución de 1000 [cc]. Luego se agita la mezcla durante unos minutos y se deja reposar con un termómetro y el hidrómetro dentro. Se deben realizar lecturas cada hora, por un período de 24 horas.

Finalmente, con los valores medidos se calcula el peso de los sólidos suspendidos con el fin de estimar los diámetros de las partículas

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Conclusiones

En primer lugar, se puede concluir la utilidad de conocer a simple vista las características básicas de un tipo de suelo ya que, utilizando el análisis visual, el cual no tiene una alta complejidad, se puede conocer de donde proviene un tipo de suelo. Luego, conociendo de antemano las características de determinado suelo, solo se requiere reconocer dicha muestra para ya tener una idea general de que se está trabajando. Más aun, ensayos tan simples como el de golpear la mano para ver la plasticidad tienen la utilidad suficiente como para poder separar suelos de alta plasticidad con suelos de baja.

Sin embargo, todas estas prácticas tienen poca utilidad si es que es la única información que se puede obtener de una muestra por lo que claramente son técnicas iniciales en cualquier muestreo.

En cuanto a la granulometría, se entiende que, a pesar de lo simple del procedimiento, este entrega bastante información sobre el suelo y no solamente su composición. No obstante, es imprescindible realizar todos los pasos con el mayor cuidado posible para intentar tener la menor cantidad posible de errores, ya sea en la dispersión de finos en el aire, granos que se mezclan en tamices que no corresponden, etc.

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