´´AÑO DEL CENTENARIO DE MACHU PICCHU´´ ´´AÑO DEL CENTENARIO DE MACHU PICCHU´´
UNIVERSIDAD PERUANA UNION UNIVERSIDAD PERUANA UNION
FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA
E.A.P. Ingeniería Civil V E.A.P. Ingeniería Civil V
Proyecto de Investigación Proyecto de Investigación
Tema:
Tema: ´´Estudio de Suelos´´´´Estudio de Suelos´´
Proyecto presentado en Cumplimiento Parcial Proyecto presentado en Cumplimiento Parcial
Del Curso de ´´Mecánica de Suelos I´´ Del Curso de ´´Mecánica de Suelos I´´
Alumno Alumno::
Soto Salcedo, Jaime Leandro Soto Salcedo, Jaime Leandro
Ingeniero: Ingeniero:
Chahuares Paucar, Leonel Chahuares Paucar, Leonel
Villa Chullunquiani, 28 de Junio del 2011 Villa Chullunquiani, 28 de Junio del 2011
I.
I. DATOS DATOS GENERALES:GENERALES:
a)
a) Titulo Titulo del del Proyecto:Proyecto: ““Estudio de SuelosEstudio de Suelos””
b)
b) Autor Autor del del Proyecto:Proyecto: Jaime Leandro Soto SalcedoJaime Leandro Soto Salcedo
c) Docente:
c) Docente: Ing. Leonel Chahuares PaucarIng. Leonel Chahuares Paucar
d) E.A.P:
d) E.A.P: Ingeniería CivilIngeniería Civil e) Asignatura:
e) Asignatura: Mecánica de Suelos IMecánica de Suelos I
II.
II. OBJETIVO OBJETIVO DEL DEL PROYECTO:PROYECTO: -
- Como estudiante Como estudiante de Ingeniería, de Ingeniería, el objetivel objetivo es o es familiarizarme familiarizarme con elcon el estudio de suelos donde se pretende cimentar la obra, para lo cual estudio de suelos donde se pretende cimentar la obra, para lo cual realiza trabajos de exploración in situ, analizando las muestras de suelo. realiza trabajos de exploración in situ, analizando las muestras de suelo. III. INTRODUCCION:
III. INTRODUCCION: -
- El presente El presente estudio de estudio de Mecánica de Mecánica de Suelos fue Suelos fue realizado usandorealizado usando métodos empíricos y mediante estudios de laboratorio, con el propósito métodos empíricos y mediante estudios de laboratorio, con el propósito de poder saber con precisión las Propiedades Mecánicas y Físicas del de poder saber con precisión las Propiedades Mecánicas y Físicas del Suelo, basados en 7 ensayos.
Suelo, basados en 7 ensayos. -
- Los Los ensayos ensayos de de Mecánica Mecánica de de Suelos Suelos tienen tienen como como propósito propósito identificar identificar (o(o clasificar), el material, determinándole ciertas Propiedades Físicas y clasificar), el material, determinándole ciertas Propiedades Físicas y estableciendo Criterios de Control sobre e
estableciendo Criterios de Control sobre el Material.l Material. -
- Como es Como es imposible imposible ensayar lensayar la masa a masa de Suelos de Suelos completa y completa y como elcomo el suelo es un material variable, es necesario hacer varios ensayos sobre suelo es un material variable, es necesario hacer varios ensayos sobre cantidades pequeñas de suelo que permitan extrapolar los resultados a cantidades pequeñas de suelo que permitan extrapolar los resultados a la masa completa. Para que los ensayos sean validos para la masa de la masa completa. Para que los ensayos sean validos para la masa de Suelos, deben ser ejecutados sobre muestras que se consideran Suelos, deben ser ejecutados sobre muestras que se consideran representativas de la misma y que cumplan las normas de muestreo representativas de la misma y que cumplan las normas de muestreo establecidas.
IV. DATOS GENERALES DEL ESTUDIO:
- UBICACIÓN:
Región : Puno
Provincia : San Román
Ciudad : Juliaca
Universidad : Universidad Peruana Unión
V. GENERALIDADES:
El suelo, material bastante abundante y de uso práctico en el desarrollo de un proyecto de construcción, muchas veces no reúne las propiedades o
características para su uso. Por esto, se recurre a realizar sobre él análisis y pruebas, para lograr con certeza la estabilidad en el tiempo.
Reconocimiento: Todo estudio geotécnico debe iniciarse con un reconocimiento detallado del terreno a cargo de personal experimentado. El objetivo de este
reconocimiento es contar con antecedentes geotécnicos previos para programar la exploración.
Mediante la observación de cortes naturales y/o artificiales producto de la erosión o deslizamiento será posible, en general, definir las principales unidades o estratos de suelos superficiales.
Especial importancia debe darse en esta etapa a la delimitación de zonas en las cuales los suelos presentan características similares y a la identificación de zonas vedadas o poco recomendables para emplazar construcciones, tales como zonas de deslizamiento activo, laderas rocosas con fracturamiento según planos
paralelos a la superficie de los cortes, zonas pantanosas difíciles de drenar, etc. Este reconocimiento se puede efectuar por vía terrestre o por vía aérea
depensiendo de la transitividad del terreno.
El programa de exploración que se elija debe tener suficiente flexibilidad para adaptarse a los imprevistos geotécnicos que se presenten. No existen un método de reconocimiento o exploración que sea de uso universal, para todos los tipos de suelos existentes y para todas las estructuras u obras que se estudian.
Generalmente se ejecutan pozos distanciados entre 300 a 600 metros, aparte de los que deban ejecutarse en puntos singulares. Pueden realizarse pozos más próximos si lo exige la topografía del área, naturaleza de la depositación o cuando los suelos se presentan en forma errática. Asímismo deben delimitarse las zonas en que se detecten suelos que se consideren inadecuados.
En todo caso, al programar una exploración se deben considerar las siguientes pautas generales:
1. Ubicar puntos de prospección a distancias aproximadamente iguales, para luego densificar la exploración si se estima pertinente.
2. Prospectar aquellos sectores que soportarán rellenos o terraplenes de
importancia y aquellos en que la rasante se ubica muy próxima al terreno natural (h<0.6 m). 3. Inspeccionar aquellas zonas en que se tienen cortes de importancia, ubicando los puntos de cambio de cortes a terraplén para conocer el material al nivel de la subrasante. 4. Inspeccionar el subsuelo en aquellos puntos en que se ubican obras de arte y estructuras importantes. Los métodos más usados para los estudios de superficie que conducen al reconocimiento del perfil estratigráfico son:
VI. ENSAYOS DE CAMPO Y DE LABORATORIO REALIZADOS: Los trabajos de laboratorio permitieron evaluar las propiedades de los suelos mediante ensayos físicos, mecánicos y químicos de las muestras disturbadas de suelo, provenientes de cada una de las exploraciones.
- ENSAYOS DE MECANICA DE SUELOS: SUELOS Y AGREGADOS
CODIGO ENSAYO NORMA DE ENSAYO
NTP AÑO ASTM AÑO AASHTO AÑO MTC AÑO USA-01 Contracción delSuelo Mediante el
Método del Mercurio 339.140 1999 D-427 2004 T-92 2001
MTC E-112 2000 USA-02 Obtención en Laboratorio de Muestras Representativas (cuarteo manual) 339.089 1998 C-702 2003 T-248 2002 MTC E-105 2000 USA-03 Contenido deHumedad de un
Suelo 339.127 1998 D-2216 1998 T-265 2004
MTC
E-108 2000
USA-04 AnálisisGranulométrico (Por
Tamizado) 339.128 1999 D-422 2002 T-88 2004 MTC E-107 MTC E-109 2000 USA-05 Análisis Granulométrico (Por Tamizado y por Sedimentación) 339.128 1999 D-422 2002 T-88 2004 MTC E-107 MTC E-109 2000
USA-06 Límite Líquido(MALLA Nº 40) 339.129 1999 D-4318 2000 T-89 2002 MTC
E-110 2000 USA-07 Límite Líquido(MALLA Nº 200) 339.129 1999 D-4318 2000 T-89 2002 MTC
USA-08 Límite Plástico(MALLA Nº 40) 339.129 1999 D-4318 2000 T-90 2004 MTC
E-111 2000 USA-09 Límite Plástico(MALLA Nº 200) 339.129 1999 D-4318 2000 T-90 2004 MTC
E-111 2000 USA-10 Peso Específico Relativo de las Partículas Sólidas de un Suelo 339.131 1999 D-854 2002 T-100 2003 MTC E-113 2000 USA-11 Determinación delmaterial que pasa el
tamiz Nº 200 339.132 1999 D-1140 2000 -.- -.- -.- -.-USA-12 Clasificación de Suelos para propósitos de Ingeniería (SUCS) 339.134 1999 D-2487 1993 -.- -.- -.- -.-USA-13 Clasificación de Suelos para el uso en Vías de Transporte (AASHTO) 339.135 1999 D-3282 2004 -.- -.- -.- -.-USA-14 Determinación del índice de Densidad y Peso Unitario mínimo de Suelos y Cálculo de la Densidad Relativa (PUS)-(No Usado) 339.138 1999 D-4254 2000 -.- -.- -.- -.-PROPIEDADES FISICAS:
1) Contenido de Humedad Natural (ASTM D-2216):
El contenido de humedad de una muestra indica la cantidad de agua que esta contiene, expresándola como un porcentaje del peso de agua entre el peso del material seco. En cierto modo este valor es relativo, porque depende de las condiciones atmosféricas que pueden ser variables.
- Datos y Resultados:
Ensayo Unidad Muestra I MuestraII Numero de Tara gr. T - 010 T - 012
Peso de Tara gr. 32.02 32.54
Peso de Tara + Suelo
Húmedo gr. 90.81 105.54
Peso de Tara + Suelo Seco gr. 85.11 98.86
Peso del Agua gr. 5.7 6.68
Peso del Suelo gr. 53.09 66.32
Contenido de Humedad % 10.74 10.07 Contenido de Humedad
Prom. % 10.405
- Conclusión:
De los datos obtenidos se puede afirmar que la humedad del suelo varia con respecto a la profundidad de manera directamente proporcional en el area de estudio, esto puede deberse a la acumulación de agua en los vacios entre las partículas de suelo. Obteniendo una humedad de 10.405%
2) Análisis Granulométrico por tamizado (ASTM D-421):
La granulometría es la distribución de las partículas de un suelo de acuerdo a su tamaño, que se determina mediante el tamizado o paso del agregado por mallas de distinto diámetro hasta el tamiz Nº 200 (de diámetro 0.074 milímetros), considerándose el material que pasa dicha malla en forma global. Para conocer su distribución granulométrica por debajo de ese tamiz se hace el ensayo de sedimentación. El análisis granulométrico deriva en una curva granulométrica, donde se plotea el diámetro de tamiz versus porcentaje acumulado que pasa o que retiene el mismo, de acuerdo al uso que se quiera dar al agregado.
TAMICES Abertura PESO RETENIDO PORCENTAJE
DESCRIPCION DE LA MUESTRA ASTM m.m. En RETENIDO ACUMULADO QUE PASA(gr) (%) (%)
1" 25.400 6.7 6.70 100.00 3/4" 19.050 4.9 11.59 93.30 Peso Inicial Muestra (gr) 4.3 1/2" 12.700 11.4 22.94 88.41 Peso Lavado Muestra (gr) 3.5 3/8" 9.520 7.3 30.19 77.06 Peso Pasa Malla N° 200 (gr) 4.8 4 4.760 19.0 49.17 69.81 10 2.000 15.9 65.07 50.8 20 0.850 6.1 71.2 34.9 40 0.42 3.87 75.0 28.8 100 0.15 4.66 79.69 25 200 0.075 2.52 82.21 20.31 Fondo 17.79 100 17.79 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0.01 0.1 1 10 100 % p a s a Luz de malla Granulometría
- Conclusión:
Mediante los experimentos realizados dentro de laboratorio pudimos observar que el suelo se divide en fracción granular Gruesa y Fina.
Nuestro Cu = 16.75, y Cc =0.378.
Según SUCS, nuestra muestra resulta GC = Grava Arcillosa con Arena.
3) Limite Liquido (ASTM D-423) y Limite Plástico (ASTM D-424):
Se conoce como plasticidad de un suelo a la capacidad de este de ser moldeable. Esta depende de la cantidad de arcilla que contiene el material que pasa la malla N° 200, porque es este material el que actúa como ligante.
Un material, de acuerdo al contenido de humedad que tenga, pasa por tres estados definidos: líquidos, plásticos y secos. Cuando el agregado tiene determinado contenido de humedad en la cual se encuentra húmedo de modo que no puede ser moldeable, se dice que esta en estado semilíquido. Conforme se le va quitando agua, llega un momento en el que el suelo, sin dejar de estar húmedo, comienza a adquirir una consistencia que permite moldearlo o hacerlo trabajable, entonces se dice que esta en estado plástico.
- Datos y Resultados: Limite Líquido:
Ensayo Unidad Muesta I MuestraII MuestraIII MuestraIV Numero de Tara gr. T - 011 T - 009 T - 014 T - 002
Peso de Tara gr. 20.79 24.22 18.48 22.4
Humedo
Peso de Tara + Suelo
Seco gr. 30.97 32.57 28.38 32.63
Peso del Agua gr. 3.85 3.24 3.95 4.16
Peso del Suelo gr. 10.18 8.35 9.9 10.23
Contenido de Humedad % 37.82 38.8 39.9 40.66
Numero de Golpes # 30 28 23 19
Limite Plástico:
Ensayo Unidad Muesta I Muestra II
Numero de Tara gr. T - 009 T - 014
Peso de Tapa de Tara gr. 8.36 8.62
Peso de Tapa Tara + Suelo Humedo gr. 10.66 11.63 Peso de Tapa Tara + Suelo Seco gr. 10.24 11.1
Peso del Agua gr. 0.42 0.53
Peso del Suelo gr. 1.88 2.48
Contenido de Humedad % 22.34 21.37
Contenido de Humedad Prom. % 21.86
IP = 17.44% LL = 39.30% L P= 21.86%
- Conclusión:
En el caso de la determinación del límite líquido, el número de golpes aumenta conforme vamos disminuyendo el contenido de humedad de la muestra de suelo. Los resultados de este primer ensayo varía considerablemente si la altura de caída no es calibrada de una manera adecuada.
PROPIEDADES MECANICAS:
4) Ensayo de Densidad de Campo (ASTM D-1556):
Siendo la densidad una de las propiedades físicas del suelo y como tal hay que conducir su estudio no solamente involucrando métodos de razonamiento y de procedimiento con propósitos netamente mecánicos, sino el uso de un criterio amplio y practico de su influencia en el comportamiento de los suelos.
Basado en la observación del comportamiento real en el campo.
Teniendo estas consideraciones se llega a analizar la densidad como una propiedad física del suelo y como tal un requisito indispensable para el estudio de la compactación de los suelos y su importancia de este, se ve reflejada en mejorar las características de comportamiento mecánico.
- Datos y Resultados: - Identificación: Descripcion Unidad I Progresiva km. 0 + 250 Lado D. Derecho Tipo de Capa B. Base Profundidad m. 0.00 -0.15 Proctor Laboratorio gr./cc.2.07 Peso Especifico AG gr./cc.2.6
Densidad:
Ensayo Unidad Muestra I Densidad de Arena gr./cc. 1.31 Peso del Frasco + Arena gr. 4844 Peso del Frasco + Arena
Sobrante gr. 1224
Peso de Arena en el Cono gr. 1707 Peso del Suelo Extraido gr. 2972 Peso de Arena en Hoyo gr. 1913
Volumen del Suelo cc. 1460.31 Densidad del Suelo Humedo gr./cc. 2.04
Contenido de Humedad % 6.5 Densidad del Suelo Seco gr./cc. 1.97
Peso Retenido de 3/4" gr. 210 Retenido de 3/4" % 7.07
Pasante de 3/4" % 92.93
COMPACTACION % 91.43
- Conclusión:
Nuestra muestra destinada para Base, la compactación resulta 91.43%. 5) Ensayo de Próctor Modificado (ASTM D-1557):
El ensayo de Próctor se efectúa para determinar un óptimo contenido de humedad, para la cual se consigue la máxima densidad seca del suelo con una compactación determinada. Este ensayo se debe realizar antes de usar el agregado sobre el terreno, para así saber que cantidad de agua se debe agregar para obtener la mejor compactación.
Con este procedimiento de compactación se estudia la influencia que ejerce en el proceso el contenido inicial de agua del suelo, encontrando que tal valor es de fundamental importancia en la compactación lograda. En efecto, se observa que a contenidos de humedad creciente, a partir de valores bajos, se obtienen más altos específicos secos y por lo tanto mejores compactaciones del suelo, pero que esta tendencia no se mantiene indefinidamente, sino que al pasar la humedad de un cierto valor, los pesos específicos secos obtenidos disminuían, resultando peores compactaciones en la muestra. Es decir, para un suelo dado y empleando el
procedimiento descrito, existe una humedad inicial, llamada la “optima”, que
produce el máximo peso específico seco que puede lograrse con este procedimiento de compactación. Lo anterior puede explicarse, en términos generales, teniendo en cuenta que, a bajos contenidos de agua, en los suelos finos, del tipo de los suelos arcillosos, el agua esta en forma capilar produciendo compresiones entre las partículas constituyentes del suelo lo cual tiende a formar grumos difícilmente desintegrables que dificultan la compactación.
- Datos y Resultados: Determinación de la Humedad:
Ensayo Unidad Muesta I MuestraII MuestraIII MuestraIV Numero de Tara # T - 010 T - 009 T - 011 T - 014 Peso del Suelo
Humedo gr. 113.59 104.76 91.26 83.11
Peso del Suelo
Seco gr. 109.24 98.95 85.42 77.19
Peso del Agua gr. 4.35 5.81 5.84 5.92
Peso de Tara gr. 23.22 24.3 20.88 18.48
Peso del Suelo
Seco gr. 86.02 74.65 64.54 58.71
Porcentaje de
Humedad % 5.06 7.78 9.05 10.08
Determinación de la Densidad:
Ensayo Unidad Muesta I MuestraII MuestraIII MuestraIV Contenido de Humedad
Deseada % 35 5 7 9
Contenido de Humedad
Muestra % 5.06 7.78 9.05 10.08
Peso del Suelo + Molde gr. 11.241 11.55 11.615 11.618 Peso del Molde sin Placa gr. 6.826 6.826 6.826 6.826
Peso del Suelo gr. 4.415 4.724 4.789 4.792 Densidad Húmeda gr./cc. 2.08 2.23 2.26 2.26 Densidad Seca gr./cc. 1.98 2.07 2.07 2.05 DENSIDAD SECA = 2.072 CONT. HUM.OP. = 8.85 - Conclusión:
Concluimos que el contenido de humedad en la masa de un suelo es vital para determinar ciertas propiedades mecánicas (Resistencia, Permeabilidad, etc)
6) California Bearing Ratio – CBR (ASTM D-1883):
El Índice de California (CBR) es una medida de la resistencia al esfuerzo cortante de un suelo, bajo condiciones de densidad y humedad, cuidadosamente controladas.
Se usa en el proyecto de pavimentos flexibles auxiliándose de curvas empíricas. Se expresa en porcentaje como la razón de la carga unitaria que se requiere para introducir un pistón a la misma profundidad en una muestra de tipo piedra partida. Los valores de carga unitaria para las diferentes profundidades de penetración dentro de la muestra patrón están determinados.
1.87 1.88 1.89 1.9 1.91 1.92 1.93 1.94 1.95 1.96 1.97 1.98 1.99 2 2.01 2.02 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 D e n s i d a d s e c a ( g r / c m 3 ) Contenido de Humendad %
- Datos y Resultados:
Ensayo Unidad MuestraI MuestraII MuestraIII
Numero de Capas # 5 5 5
Numero de Golpes por
Capa # 12 26 56
Condición de la Muestra M. Saturado Saturado Saturado Peso del Molde + Suelo
Húmedo gr. 12757 13053 13680
Peso del Molde gr. 8589 8580 8330
Peso del Suelo Húmedo gr. 4168 4473 5350
Volumen de la Muestra cc. 2058.72 2182.43 2182.43
Densidad Húmeda gr./cc. 2.02 2.05 2.45
Contenido de Humedad % 9.07 8.98 9.52
Densidad Seca gr./cc. 1.85 1.88 2.24
Numero de Tara # T - 005 T - 004 T - 006 T - 007 T - 009 T - 013 Peso de Tara + Suelo
Húmedo gr. 89.12 91.18 80.4 90.35 79.27 84.04
Peso de Tara + Suelo
Seco gr. 83.5 85.47 75.25 84.69 74.83 78.41
Peso de Agua gr. 5.62 5.71 5.15 5.66 4.44 5.63
Peso de Tara gr. 20.77 23.26 18.68 20.77 24.22 23.59 Peso del Suelo Seco gr. 62.73 62.21 56.57 63.92 50.61 54.82 Contenido de Humedad % 8.96 9.18 9.1 8.85 8.77 10.27
En 12 Golpes: 0.1” (%) = 9.68% En 26 Golpes: 0.1” (%) = 15.28% En 56 Golpes: 0.1” (%) = 21.1% Datos de Proctor : Densidad seca : 2.070 gr/cc. Optimo humedad: 8.85 % CBR AL 95%: 20.0 % CBR AL 100%: 21.09 % - Conclusión: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 12 GOLPES 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 25 GOLPES 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 56 GOLPES
Nuestro CBR a los 56 golpes resulto: 21.1%, por lo tanto la clasificación general será buena, para lo cual puede ser usado para Base y Subbase.
7) GRAVEDAD ESPECIFICA ASTM C-127:
Es la relación de la masa de una unidad de volumen de un material a una
temperatura determinada a la masa del mismo volumen de agua destilada libre de gas a la misma temperatura.
- Datos y Resultados: Grano Grueso:
Ensayo Unidad Muestra I
Método de Ensayo M. Desplazamiento
Volumen Inicial ml. 250 Volumen Final ml. 458 Volumen Desplazado ml. 208 Peso SSS gr. 517 Peso Seco gr. 499 T° de Ensayo C° 18 Numero de Bandeja % AC - 001
Peso de Bandeja + Muestra gr. 1181
Peso de Bandeja + Peso SSS gr. 1199
Peso de Bandeja gr. 682
Absorción % 3.61
Porosidad % 54.59
Relación de Vacios Adim. 1.2
Peso Especifico gr./cc. 2.4
Grano Fino:
Ensayo Unidad Muesta I
Volumen de la Fiola a 20 C° ml. 250
Metodo de Remocion del Aire M. Hervido
Peso Fiola + Peso Agua + Peso Suelo gr. 467.1
Temperatura C° 15
Peso de Bandeja gr. 684
Peso de Fiola + Agua gr. 269.1
Numero de Bandeja # AC - 003
Peso de Bandeja + Muestra Seca gr. 882
Peso Seco gr. 198
Peso de Fiola gr. 92.46
Volumen Seco cc. 73.36
Peso del Agua gr. 176.64
Volumen del Agua cc. 176.64
Peso Especifico gr./cc. 2.7
Gravedad Especifica Adim. 2.7
La determinación de la densidad de un suelo in-situ es necesaria para saber el estado de la compactación del suelo por capas las cuales deben tener un valor adecuado dado por las especificaciones técnicas de un proyecto.
VII. CONCLUSION GENERAL:
El mecanismo que se utilizo para determinar la condición de la estructura del suelo, fue por medio de excavación de calicatas.
Las muestras obtenidas en las exploraciones de campo fueron analizadas en laboratorio, lo que permitió conocer la estratigrafía de toda la ruta dentro de la profundidad investigada.
VIII. REFERENCIAS:
- Mecánica del Suelo: Cimentos y Estructura de Tierra. Gregory P. Tschebotarioff.
- Mecánica de Suelos. Tomo I. Fundamentos en la Mecánica de Suelos. Juárez Badillo y Rico Rodríguez.
- Mecánica de Suelos. T. William Lambe y Robert V. Whitman.
- Mecánica de Suelos en la Ingeniería Práctica. Karl Terzagui y Ralph B. Peck.
IX. ANEXOS:
- Toma de Muestra:
- Granulometría:
- Gravedad Especifica:
- CBR:
