SUELOS

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y CIENCIAS EXACTAS

INTRODUCCIÓN

A medida que se avanzaba con el curso de mecánica de suelos, se nos dificultaba desarrollar las practicas pues nuestra universidad no cuenta con un laboratorio de suelos, entonces, se planifico un viaje de estudios, el 28 de noviembre del presente año a la “UNC” (Cajamarca) y a la “UNPRG” (Chiclayo) con el propósito de visitar los laboratorios de MECANICA DE SUELOS y cumplir nuestra meta, que era realizar nuestro ensayo de corte directo, la muestra inalterada que se iba a utilizar en el ensayo fue seleccionada de nuestra universidad.

Llegando a la ciudad de Cajamarca y posteriormente a la “UNC” fuimos primero con el grupo de resistencia de materiales, terminada su práctica, empezamos con la nuestra, fuimos instruidos por el docente de suelos, su ayudante, y otro docente, juntos a ellos ya en el laboratorio de suelos , a modo de introducción , se hizo una presentación de todos los materiales de suelos con los que contaba el laboratorio, practica siguiente, fue hacer nuestro ensayo de corte, se observó todo el proceso, del ensayo. Materiales ah utilizar, formulas. Y finalmente los resultados. Para determinar el esfuerzo cortante, y se dio por concluida la visita a la universidad “UNC”

Viajamos a la ciudad de Chiclayo donde se tenía también en agenda visitar los laboratorios de suelos de la Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo, una vez llegados a la universidad, fuimos a los laboratorios de suelos donde el docente luego de presentarse procedió con la exposición de los materiales de laboratorio, y el que resalto fue el penetrometro, que sirve para sacar muestras inalteradas del suelo y encontrar los límites de Atterberg. Luego de simular el proceso de armado, y definir sus propósitos, y las preguntas de los compañeros se dio por concluida la práctica, y el cometido del viaje.

OBJETIVOS PRINCIPALES DEL VIAJE

Mecánica De SuelosCiclo: V Estudiante: Erik Bazán Trujillo.


Conocer los diferentes equipos que se utiliza en la mecánica de suelos.

Realizar el ensayo, de corte directo, y conocer el procedimiento de esta práctica.

Aprender a realizar estos ensayos para luego así aplicarlas en campo y cuales son ventajas y desventajas en la aplicación al diseño o construcción para así Tomar decisiones de acuerdo a tipos de de información que se obtengan en estos laboratorios para adquirir experiencia cuando se esté realizando una obra de gran magnitud.

Determinar el manejo y el estudio del suelo por medio del método de proctor modificado para obtener su humedad.

Determinar los parámetros de resistencia del suelo.

Ver los resultados de nuestra muestra inalterada, y asi poder concluir redefiniendo el tipo de suelo con el que se cuenta en nuestra universidad.

Conocer y definir ciertas características importantes del suelo como son: La Permeabilidad, Cohesión, resistencia del suelo, etc.

Determinar por medio del proctor las pruebas de compactación del suelo.

Determinar el peso de la muestra seca y humedad para la utilización de la densidad del mismo, en la caja de corte.

Conocer la deformación por medio del deformimetro para medir el desplazamiento cortante que sufre un suelo.

Extracción de la muestraDías antes del viaje un grupo de compañeros del curso se encargó de la muestra, esto se realizó en la ciudad universitaria, para nuestro ensayo de corte directo en la ciudad de Cajamarca.Se puede observar el proceso de conservado para que el suelo conserve sus propiedades hasta llegar a nuestro destino



ENSAYO DE CORTE DIRECTO:

Principio del ensayo de corte directo:

Los aspectos del corte que nos interesa cubrir pueden dividirse en cuatro categorías:

a. Resistencia al corte de un suelo no cohesivo (arenas y gravas) que es prácticamente independiente del tiempo.

b. Resistencia al corte drenado para suelos cohesivos, en que el desplazamiento debe ser muy lento para permitir el drenaje durante el ensayo.

c. Resistencia al corte residual, drenado, para suelos tales como arcillas en las que se refieren desplazamientos muy lentos y deformaciones muy grandes.

d. Resistencia al corte para suelos muy finos bajo condiciones no drenadas en que el corte es aplicado en forma rápida.

Ensayos de resistencia al esfuerzo de corte en suelos

Los tipos de ensayos para determinar la resistencia al esfuerzo cortante de los suelos en Laboratorio son: Corte Directo, Compresión Triaxial, Compresión Simple.

Durante muchos años, la prueba directa de resistencia al esfuerzo cortante fue prácticamente la única usada para la determinación de la resistencia de los suelos: hoy,



aún cuando conserva interés práctico debido a su simplicidad, ha sido sustituida en buena parte por las pruebas de compresión Triaxial.

Ventajas del ensayo de corte directo

El ensayo es relativamente rápido y fácil de llevar a cabo.

El principio básico es fácilmente comprensible.

La preparación de la muestra no es complicada.

El principio puede aplicarse a suelos granulares y otros materiales que contienen grandes partículas que serían muy caras de ensayar por otros medios.

Puede medirse el ángulo de fricción entre suelo y roca, o entresuelo y otros materiales.

El ensayo Triaxial es, relativamente, mucho más difícil de ejecutar e interpretar, especialmente si se toman medidas de presión de poros.

Limitaciones del ensayo de corte directo

La muestra está obligada a fallar en un plano predeterminado.

La distribución de esfuerzos en ésta superficie no es uniforme.

No es posible controlar el drenaje de la muestra, sólo se puede variar la velocidad de desplazamiento.

Las deformaciones aplicadas están limitadas por recorrido máximo de la caja.

El área de contacto entre las dos mitades de la muestra disminuye a medida que se realiza el ensayo.

El ensayo usa una muestra muy pequeña, con el consiguiente resultado de que los errores de preparación son relativamente importantes.



Compresión Simple

Normas De Ensayo:

ASTM D-2166 AASHTO T-208

Objetivos:

Determinar la resistencia a la compresión inconfinada de suelos cohesivos bajo condiciones inalteradas o remoldeadas, aplicando carga axial, usando cualquiera de los métodos de resistencia controlada o deformación controlada.Determinar el valor de la resistencia a la comprensión simple qu así como también su cohesión C.

Definición:

Se acepta internacionalmente que la resistencia al corte de un suelo es la tensión de corte o cizallamiento en el plano de corte y en el momento de falla.

Equipo:



Aparato de Compresión: conformado por una prensa para rotura de las probetas, de velocidad controlada manual o mecánicamente, con capacidad suficiente para llegar a la carga de rotura. El dispositivo de medida de la fuerza aplicada debe tener una sensibilidad del 1 % de la resistencia a la compresión simple de la muestra ensayada. Extractor de muestras: capaz de sacar corazones de suelos; si las muestras llegan al laboratorio en tubos no abiertos longitudinalmente, es preciso que produzca poca alteración en el suelo. Un torno con motor o tallador de probetas de muestras inalteradas con accesorios (sierra de alambre, cuchillos, caja de ingletes, etc). (Véase Figura No.1). Moldes para preparar probetas de suelo amasado o compactado. Aparatos para determinar la humedad de la muestra según se indica en la Norma INV E-122. Un cronómetro, si el control de la prensa es manual. Un calibrador con nonio capaz de medir las dimensiones físicas de la probeta con aproximación de 0.1 mm. Balanzas que den el peso de la muestra con una precisión del 0.1 % de su peso total. Horno capaz de mantener una temperatura de 110 ± 5 °C (230° ± 9 °F).

Preaparición de la muestra:

o Dimensiones de la probeta.- La probeta debe ser de sección aproximadamente constante, circular o cuadrada, y eje perpendicular a dicha sección. Su diámetro o lado no debe ser inferior a 35 mm (1.4") y en suelos que presentan discontinuidades se recomienda que sea de mayor tamaño. La mayor partícula contenida en su interior debe ser, como máximo, igual a 1/10 del diámetro o lado. Si, una vez terminado el ensayo, se encuentran partículas mayores que dicho tamaño, se hará constar ésto, junto con los resultados. Para muestras con diámetro igual o mayor de 71.1 mm, el tamaño de la partícula deberá ser menor a 1/6 del diámetro o lado.

o La relación de la altura al diámetro o al lado de la base debe ser aproximadamente igual, y no inferior a 2.

o El término probeta se aplica a la muestra ya tallada. Cuando la altura no cumpla con las dimensiones indicadas, deberá anotarse en el Informe.

o La dimensión longitudinal de la probeta cortada debe coincidir con la dirección vertical de la muestra original.



o Probetas inalteradas: Si se trata de muestras de tubo, hay que manejarlas con gran cuidado para evitar su alteración, cambios en la sección transversal o la pérdida de humedad.

o Si se teme que el dispositivo de extracción pueda dañar la muestra, puede hendirse el tubo longitudinalmente o cortarlo en trozos más pequeños para facilitar la extracción de la muestra sin alterarla.

o Si se trata de arcilla no dura, se recomienda, cuando sea posible, tallar la muestra para eliminar las zonas alteradas próximas a las paredes del tubo. En general, deben desecharse las partes alteradas de la muestra.

o En caso de disponerse de cámara húmeda, las operaciones de tallado deben realizarse en ella con el fin de que el suelo permanezca el menor tiempo posible expuesto a la pérdida de humedad. Puede emplearse un torno o tallador como el de la figura No.1, y para recortar los extremos la sierra de alambre y una caja de ingletes. Para evitar el desarrollo de fuerzas capilares que se consideren importantes, en cuanto una probeta haya sido cortada, se envuelve en papel celofán o encerado, o se coloca en un recipiente hermético a menos que inmediatamente se realice el ensayo. Si lo que queda de la muestra inalterada original se va a usar otra vez, debe cubrirse nuevamente.

o Cuando los extremos de la probeta quedan irregulares debido a la existencia de piedras, desmoronamiento de la muestra, etc., se deben igualar las caras rellenando los pequeños agujeros con suelo de los cortes. Si se trata de muestras duras, es conveniente refrentar las caras de modo que queden perfectamente paralelas. Esto puede hacerse mediante un corte de precisión o añadiendo una capita de azufre o material duro análogo en un "refrentador".

o Se determina el peso de las probetas y separadamente se toma una muestra para determinar la humedad. El peso debe excluir la capa de material utilizado para refentar la probeta.

Procedimiento:

o Se miden la altura y el diámetro o lado de la probeta, con una precisión de 0.1 mm mediante un calibrador con nonio o un objeto análogo.o Se pesa la muestrao Se coloca la probeta en la prensa de modo que quede perfectamente centrada. Se acciona el dispositivo de avance lo estrictamente necesario para



que la probeta toque a la placa superior de la prensa. Se pone en cero el indicador de deformacioneso Para el caso de la deformación controlada, se acciona la prensa de modo que la velocidad de deformación unitaria de la probeta esté comprendida entre ½ % y 2% por minuto. Se toman medidas de las deformaciones y de las cargas cada 30 segundos hasta que las cargas comiencen a disminuir o hasta llegar a una deformación axial del 20% (lo que antes suceda). Se escogerá una velocidad en que la rotura ocurra en un lapso entre 1 y 10 minutos. -En el caso de materiales muy blandos que exhiben deformaciones mayores a la falla, deberán ensayarse a una rata mayor de deformación y lo inverso para los materiales duros o quebradizos.o Hágase un esquema de la forma de rotura. Si la rotura se produce a través de un plano inclinado, es conveniente medir el ángulo de inclinación de dicho plano.

Proceso de la práctica



En sa y o de corte directo

El ensayo está normalizado en ASTM 3080. La caja de corte es del tipo cuadrada de

100 * 100 mm.

El “set” de presiones normales aplicadas a la muestra queda a criterio del constructor.

Se recomienda usar valores de 50%; 100%; 150% y 200% del valor de terreno. Es

decir si la estructura descarga en su fundación una tensión de compresión de

2 (Kg/cm²), se recomienda usar valores de 1,2,3 y 4 (kg/cm2), lo que traducido a pesos

significan 100, 200, 300 y 400 kg respectivamente.

Aparatos

– - Máquina de corte Directo.



– - Caja de corte directo.

Fig. 5.25 Placas de la caja de corte Fig. 5.24 Componentes de la Caja de Ensayo de

Corte

PROCEDIMIENTO:

Se pesa una muestra de arena (seca o de humedad conocida) suficiente para hacer tres ensayos a la misma densidad. Se ensambla la caja de corte, se obtiene la sección (A) de la muestra y se coloca la arena en la caja junto al pistón de carga y la piedra porosa.

Se aplica la carga vertical (Pv) y se coloca el dial para determinar el desplazamiento vertical (se debe incluir el peso del pistón de carga y la mitad superior de la caja de corte en el peso Pv). En ensayos consolidados se comienza cuando el asentamiento se ha detenido; en suelos no cohesivos esto puede hacerse a partir de la aplicación de Pv.

Se separa la caja de corte, se fija el bloque de carga y se ajusta el deformímetro para medir el desplazamiento cortante (en ensayos saturados se debe saturar la muestra el tiempo necesario). Luego se comienza a aplicar la carga horizontal midiendo desde los



deformímetros de carga, de cambio de volumen y de desplazamiento cortante. Si el ensayo es del tipo deformación controlada se toman esas lecturas a desplazamientos horizontales de 5, 10 y cada 10 o 20 unidades. La tasa de deformación unitaria debe ser del orden de 0, 5 a no más de 2 mm/min. y deberá ser tal que la muestra falle entre 3 y 5 minutos. Se repite el procedimiento por lo menos en dos muestras utilizando un valor distinto de carga vertical (se sugiere doblar la carga)

Procedimiento de la práctica de corte directo



“El armado de Penetrometro en los laboratorios de suelos de la UNPRG”

EXPLORACION DEL SUELO

Ensayo de penetración estándar (SPT)

Teoría: La sigla traducida en inglés es “Standard Penetration”, estos tipos de ensayos se usan en el

campo para obtener muestras de suelos que generalmente son alteradas. Mediante este método

determinamos la resistencia del suelo a una penetración de un tomamuestras tubular de acero.

Esta penetración es producida por una masa de 63.50 kg (622.72 N) que golpea repetidamente al

caer desde una altura de 76.2 cm.

(a)Barra estándar; (b) Extractor de material.

Procedimiento:

1)Se hincará una longitud de 15cm, anotando el numero de golpes necesarios y después se hincará

el tomamuestras hasta que penetre 30cm más anotando el número de golpes dados en cada

intervalo de 15cm. El número de golpes para penetrar los 30cm se denominará como la resistencia

a la penetración estándar o N. En caso de alcanzar 50 golpes durante la penetración el ensayo se

rechazará.

2)Para recuperar la muestras al nivel de profundidad que usted determine, solamente tendrá que


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girar dicho tomamuestras para arrancarla del terrenoy se eleva a continuación. Según los ensayos

que se vayan a realizar se parafinará para evitar cambios de humedad.

3) Se recomienda que las muestras recuperadas del suelo se introduzcan en unos recipientes

herméticos, en los que se fijaran unas etiquetas donde mencionen: localización, denominación del

sondeo, fecha, numero de muestra, profundidad de ensayo, resistencia a la compresión del terreno.

Cálculo en gabinete

1) Con las muestras recuperadas tendrás que determinar el peso específico del suelo.

2) Realizarás un cuadro similar al que está mostrándose en la siguiente figura:

Donde:

N: Son los golpes anotados en campo

G’º: Es la presión efectiva por sobrecarga (G’º=h*γ)

γ: Peso específico

Cn: Factor de corrección

Ccorr: Golpes corregidos (Ccorr=Cn*N)

Nmedio: Es el golpe mínimo adoptado.

qadm: Capacidad admisible del terreno

Relaciones empíricas para Cn

3)Una vez calculado el Ncorr, entonces tendremos que calcular el ángulo de rozamiento interno:

∅=15+√(20*Ncorr) ( grados )

4)Seguiremos calculando la cohesión según Morh.

C=0.22*lnNcorr)*0.40 (kg/cm2)

5)Luego calculamos los coeficientes dependientes del ángulo de rozamiento interno.

6)Luego de haber calculado todos estos datos, entonces calcularemos la capacidad admisible del


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http://1.bp.blogspot.com/_wb-6BKNs4b4/StG07_MSgzI/AAAAAAAAAAo/LM5teeXRx0Q/s1600-h/Ecuaciones+Cn.png

http://2.bp.blogspot.com/_wb-6BKNs4b4/StG1TgBkvXI/AAAAAAAAAAw/4TcByEpD9nU/s1600-h/Ecuaciones+de+Terzaaghi.png


suelo:

qa= 0.50*Sc*C*Nc+0.04Y*B*Nr*Sr+0.10Sq*Y*h*Nq/F.S

Final de La práctica

CONCLUSIONES

El ensayo también es usado para dar la resistencia al corte para lo cual es necesario cortar la muestra de suelo a una velocidad lo suficientemente lenta para asegurar la disipación inmediata del exceso de



presión intersticial que se produce durante el corte.

RECOMENDACIONES

Se recomienda estar muy atentos en las prácticas, pues en nuestro caso no pudimos sacar datos, pues ambas prácticas fueron un fracaso, en cuanto a resultados.


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