Pesos Unitarios de Suelos

5/17/2018 Pesos Unitarios de Suelos - slidepdf.com

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1

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS YMATEMÁTICAS

Ingeniería Civil

MECÁNICA DE SUELOS 1

PESO UNITARIO DE LOS SUELOS

PERIODO LECTIVO

2012



2

INTRODUCCIÓN

Contenido de Humedad de los Suelos

El contenido de humedad de un suelo es la relación del cociente del peso de las partículas

sólidas y el peso del agua que guarda, esto se expresa en términos de porcentaje. En Japón se

han registrado contenidos de humedad de más de mil por ciento, esto indica grandes problemas

de suelo debido a que el peso del agua supera quince veces el peso del material sólido.

En los agregados existen poros, los cuales encuentran en la intemperie y pueden estar llenos

de agua, estos poseen un grado de humedad, el cual es de gran importancia ya que con él

podríamos saber si nos aporta agua a la mezcla.

Peso Unitario

El peso unitario es definido como la masa de una masa por unidad de volumen. El peso unitario

del suelo varía de acuerdo al contenido de agua que tenga el suelo, que son: húmedo (no

saturado), saturado y seco.

El peso unitario húmedo, es definido como el peso de la masa de suelo en estado no saturado

por unidad de volumen, donde los vacíos del suelo contienen tanto agua como aire, que será:

El peso unitario seco, se define como el peso de suelo sin contenido de agua por unidad de

volumen, que se escribe:

El peso unitario saturado, se define como el peso de suelo en estado saturado por unidad de

volumen, donde los espacios vacíos están llenos de agua, que será:

El Peso unitario del agua, es peso del agua por unidad de volumen que será:

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3

Se conoce como a la diferencia del peso unitario húmedo del suelo y el peso unitario del agua,

que será:

OBJETIVOS:

OBJETIVOS GENERALES:

- Determinar el peso unitario del suelo en relación a su contenido de humedad.

- Determinar el peso unitario saturado y seco, implícitamente mediante relaciones de

peso-volumen que involucren el peso unitario húmedo y otros valores conocidos.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

- Determinar variaciones entre el peso del suelo y su contenido de humedad.

- Determinar con los datos obtenidos en laboratorio, las relaciones fundamentales del

suelo, que son las que nos darían una idea clara del suelo que vamos a utilizar en una

obra civil.

EQUIPO Y MATERIAL:

1. Horno de secado, temperatura constante 110 °C.

2. Balanza de precisión, aproximación 0. 01 g.

3. Balanza de precisión, aproximación 0. 1 g.

4. Reverbero

5. Parafina

6. Recipiente de acero inoxidable.

7. Recipientes metálicos.

8. Balde de plástico.

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4

9. Calibrador, aproximación 0.05 mm.

10. Canastilla de malla de acero.

11. Cuchillas metálicas

12. Espátula y brocha.13. Franela.

MATERIAL

1. 3 tipos de suelos con 2 contenidos de humedad diferente para cada tipo de suelo.

2. Porción de parafina en estado líquido.

3. Agua

PROCEDIMIENTO:

Determinar las apreciaciones de los equipos de medición, pesar los recipientes y anotar el peso

con su respectiva identificación.

Peso unitario del suelo de forma regular

1. Determinar y registrar el peso de las muestras de suelo de forma regular (W), en el sitio

adecuado del formulario LMS-2009-03.

2. Realizar varias mediciones con el calibrador del diámetro y la altura de las muestras; y,

Registrar los valores promedios correspondientes que permitan determinar sus

volúmenes (V).

Peso unitario del suelo de forma irregular

1. Si la muestra se encuentra recubierta con parafina, desechar la capa de este material.

2. Colocar parafina en un plato metálico y poner a derretir en el reverbero; una vez

derretida dejar enfriar ligeramente.

3. Determinar el peso de las muestras de suelo (W); y registrar en el sitio adecuado del

formulario LMS-2009-04.

4. Inmediatamente sumergir la muestra de suelo en la parafina derretida, o con una brocha

recubrir de parafina en varias capas, de tal manera que no haya aberturas o huecos que

permitan el ingreso de agua a la muestra.



5

5. Dejar que la parafina se enfríe totalmente.

6. Determinar y registrar el peso de las muestras de suelo más parafina en el aire, y por

diferencia determinar y registrar el peso de la parafina.

7. Colocar la muestra de suelo más parafina en la canastilla; el conjunto sumergir en elagua de tal forma que está cubra totalmente a la muestra más parafina.

8. Determinar y registrar el peso del conjunto en el agua, por diferencia determinar y

registrar el peso de la muestra de suelo más parafina en el agua.

9. Este paso debe hacerse lo más rápidamente posible con la parafina bien fría y seca a fin

de evitar que el agua fría rompa la capa de parafina y la muestra absorba agua ; de

suceder esto deberá repetirse todo el procedimiento.

Peso unitario de la arena.

1. De cada muestra de arena, tomar dos porciones en cantidades suficientes para

determinar el contenido de agua y registrar en el formulario LMS-2009-02.

2. Determinar y registrar el peso del recipiente de acero inoxidable.

3. Colocar cuidadosamente la arena en el recipiente hasta exceder en su volumen y

enrasar con una regla, haciendo coincidir la superficie de la arena con los bordes del

recipiente.

4. Determinar el peso del conjunto, y registrar en el sitio adecuado del formulario LMS-2009-03. Por diferencia determinar y registrar el peso del suelo (W).

5. Repetir el mismo procedimiento, pero densificando la arena: esto se logra al golpear

suavemente el recipiente contra la mesa de trabajo, tantas veces sea necesario para

conseguir la mayor cantidad de masa en el recipiente volumen conocido.

6. Para el calculo del volumen del recipiente este se lleno con agua y se cubrió con un

vidrio de peso conocido sin dejar espacios de aire para luego pesar el conjunto y

determinar el volumen que contiene el recipiente ya que la diferencia de peso es igual al

volumen.

CODIFICACIÓN DE DATOS Y RESULTADOS:



6



7



8



9



10



11

CÁLCULOS TÍPICOS:

SUELOS CON FORMA REGULAR

1. PROYECTO: Relleno Sanitario OBRA: Alcantarillado

a) Cálculo del volumen

Datos:

Ø = 10,16 cm.

h = 11,61 cm.

b) Cálculo del contenido de agua

Fórmula a utilizar: %100

13

32

W W

W W w

Donde:

% w = porcentaje de contenido de humedad

W1 = peso del recipiente

W2 = peso del recipiente más el suelo húmedo

W3 = peso del recipiente más el suelo seco

Datos:

RECIPIENTE Nº 215 RECIPIENTE Nº 192

W1 = 7,82 g W1 = 8,93 g

W2 = 46,33 g W2 = 54,06 g

W3 = 40,97 g W3 = 47,92 g

Cálculo del porcentaje de contenido de agua parcial

% 10082,797,40

97,4033,46

w

w = 16,17%

% 10093,892,47

92,4706,54

w

3

22

26,941

61,114

16,10

4

cmV

hV



12

w = 15,75 %

Cálculo del porcentaje de contenido de agua promedio

2

75,1517,16 promw

w prom = 15,96 %

c) Peso unitario del suelo húmedo

Datos:

W = peso del suelo = 1544 g.

V = volumen del suelo = 941,26 cm3

3 / 64,1

26,941

1544

cmg

V

W

d) Peso unitario del suelo seco

Datos:

γ = peso unitario del suelo húmedo = 1,64 g/cm3

w = contenido de humedad = 18,90 %

3 / 41,1

100

96,151

64,1

1001

cmg

w

d

d

RELACIONES FUNDAMENTALES:

Datos:

W = peso del suelo = 1544 g.





13

γs = peso unitario de las partículas sólidas = 2,6 g/cm3


γd = peso unitario del suelo seco = 1,41 g/cm3

e) Peso de los sólidos (Ws)

Datos:

100

96,151

1544

1001

w

W W S

Ws = 1331,49 g.

f) Relación de vacíos

84,0

149,1331

26,9416,21

e

W

V e

S

totalS

e) Porosidad

%6,45(%)

10084,01

84,0

1001(%)

n

e

e

n

g) Grado de saturación

%4,49(%)

84,0

5,41

(%)

10084,0

6,2100

96,15

100(%)

s

s

e

ws

S



14

SUELOS CON FORMA IRREGULAR

1. PROYECTO: Relleno Sanitario OBRA: Alcantarillado

a) Cálculo del contenido de agua

% 10013

32

W W

W W w

Donde:

% w = porcentaje de contenido de humedad

W1 = peso del recipiente

W2 = peso del recipiente más el suelo húmedoW3 = peso del recipiente más el suelo seco

Datos:

RECIPIENTE Nº 128 RECIPIENTE Nº 285

W1 = 5,56 g W1 = 5,51g

W2 = 37,98 g W2 = 43,11g

W3 = 31,47 g W3 = 35,45 g

Cálculo del porcentaje de contenido de agua parcial

% 10056,547,31

47,3198,37

w

w = 20,40 %

% 10051,545,35

45,3511,43

w

w = 25,58 %

Cálculo del porcentaje de contenido de agua promedio

2

58,2540,20 promw



15

w prom = 22,99 %

c) Peso unitario del suelo húmedo

Datos:W = peso del suelo en el aire = 675,9 g.

WS+P = peso del (suelo + parafina) en el aire = 693,3 g.

gW W W PSP 4,179,6753,693

3 / 67,1

9,405

9,675

cmg

V

W

d) Peso unitario del suelo seco

Datos:



3 / 36,1

100

99,221

67,1

1001

cmg

w

d

d

e) Peso de los sólidos (Ws)

Datos:

W = peso del suelo = 675,9 g.

w = 22,99 %

10099,221

9,675

1001

w

W W

S

Ws = 549,56 g.



16

RELACIONES FUNDAMENTALES:

Datos:

W = peso del suelo = 675,9 g.



Ws = peso de sólidos = 549,56 g.

γs = peso unitario de las partículas sólidas = 2,6 g/cm3

γ = peso unitario del suelo húmedo = 1,67 g/cm 3

γd = peso unitario del suelo seco = 1,36 g/cm3

f) Relación de vacíos

92,0

156,549

9,4056,21

e

W

V e

S

totalS

e) Porosidad

%9,47(%)

10092,01

92,0100

1(%)

n

e

en

g) Grado de saturación

%0,65(%)

92,0

8,59(%)

10092,0

6,2100

99,22

100(%)

s

s

e

w

s

S



17

CONCLUSIONES:

REFERENTES A LOS RESULTADOS

1. El valor del peso unitario del suelo dependerá del contenido de humedad como del tipo

de partículas que componen el suelo.

2. Con el porcentaje de humedad, nos podemos hacer una idea de que tan absorbente

puede ser un suelo, y además de que tanto espacio vacío tiene.

3. El grado de saturación puede ser determinado implícitamente mediante relaciones de

peso-volumen que involucren el peso unitario húmedo y otros valores conocidos

obtenidos en el ensayo.

4. Los suelos finos tienen más capacidad de absorción de agua.

5. La humedad o contenido de agua del suelo está relacionado con la porosidad del suelo.

6. La relación de vacios en conjunto con la porosidad es una propiedad de los suelos

expansivos.

7. El valor del contenido de humedad de un suelo no depende del volumen ya sea este de

forma regular o irregular.

8. La parafina se utilizo como un impermeabilizante evitando las variaciones de las

propiedades de las muestras de suelos.

9. Nos pudimos dar cuenta que todos los ensayos se relacionan, así nos sirvió el

porcentaje de humedad, para poder hallar el peso unitario seco de la muestra, sin tener

que haber secado más suelo, y hacer un procedimiento más largo.

REFERENTES A LA PRÁCTICA

1. Este ensayo permite obtener en el terreno el peso unitario húmedo total de un suelo o de

un suelo-agregado con fines de investigación, control o diseño.

2. Mediante esta práctica podemos conocer el grado de saturación de los suelo para saber

si se puede realizar un proyecto de obra civil

3. Los suelos con mayor contenido de humedad nos da mayor ventaja para realizar los

rellenos sanitarios, como alcantarillados y redes de agua potable.

4. Los suelos finos no son aptos para las cimentaciones de obras debido a su alta

capacidad de absorción de líquidos



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5. En la elaboración de cimentaciones es indispensable estos ensayos para determinar las

relaciones fundamentales de los suelos.

6. El peso unitario de las partículas solidas en los suelos de ciertos lugares se da por

predeterminado para estos tipos de ensayos.

RECOMENDACIONES:

- Detallar de manera específica el orden del ensayo para una mejor organización y

reducción del tiempo de práctica.

- Tener información de localización de la toma de muestras.

- El ensayo debería realizarse bajo constante supervisión del profesor.

BIBLIOGRAFÍA:Documentos bibliográficos:

- Braja M. Das

Principio de Ingeniería de Cimentaciones

Editorial: International Thomson Editores

Edición: 2001 - Cuarta edición

N°. Total de Páginas: 862 páginas.

Páginas de Información: Pag.25 hasta Pag.30

- Ing. Carlos Crespo Villalaz

Mecánica de Suelos y Cimentaciones

Editorial: LIMUSA S.A.

Edición: 1979





19

- Mariela Graciela Fratelli

Suelos, Fundaciones y Muros

Editorial: BONALDE EDITORES

Edición: 1993



Documentos electrónicos:

- http://apuntesingenierocivil.blogspot.com/2010/10/fases-del-suelo-relaciones-de-

peso.html

- http://www.fisicanet.com.ar/fisica/termoestatica/lb01_densidad.php

Documents

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