Carga Variable y Constante

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carga variable y constante

Introducción

Los suelos y las rocas no son solidos ideales, sino que forman sistemas con 2 o 3 fases: partículas solidas y gas, partículas solidas y liquido, o bien, partículas solidas, gas y liquido. El liquido es normalmente agua y el gas se manifiesta a través de vapor de agua. Por lo tanto se habla de medios “porosos” . a estos medios se los caracteriza a través de su “porosidad” y a su vez esta propiedad condiciona la permeabilidad del medio o del material en estudio.

Se dice que un material es permeable cuando contiene vacios continuos, estos vacios existen en todos los suelos, incluyendo las arcillas mas compactas, y en todos los materiales de construcción no metálicos, incluido el granito sano y la pasta de cemento, por lo tanto dichos materiales son permeables. La circulación de agua a través de la masa de estos obedece aproximadamente aleyes idénticas, de modo que la diferencia entre una arena limpia y un granito es, en este concepto, solo una diferencia de magnitud.

La permeabilidad de los suelos, es decir la facultad con la que el agua pasa a través de los poros, tiene un efecto decisivo sobre el costo y las dificultades a encontrar en muchas operaciones constructivas, como los son, por ejemplo, las excavaciones a cielo abierto en arena bajo agua o la velocidad de consolidación de un estrato de arcilla bajo el peso de un terraplén, de allí la

importancia de su estudio y determinación, aspectos que se desarrollaran a continuación.

OBJETIVOS GENERAL

* Determinar la permeabilidad de un suelo por medio del ensayo de cabeza constante y cabeza variable.

ESPECÍFICOS

* Realizar el ensayo de permeabilidad de cabeza constante y variable. * Obtener el caudal que atraviesa la muestra de suelo en el ensayo.

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 Ciencia

Permeabilidad cabeza constante y variable

Enviado por camiloevc, feb. 2012 | 4 Páginas (850 Palabras) | 158 Visitas

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INFORME DE PRÁCTICA DE LABORATORIO

SOBRE PERMEABILIDAD CABEZA CONSTANTE Y VARIABLE

INTEGRANTES: Camilo Vargas Castillo

Leonardo Vélez

GRUPO: 01

PROFESOR: Hermes vacca

UNIVERSIDAD LA GRAN COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

MECÁNICA DE SUELOS

BOGOTÁ D.C.

MARCO TEÓRICO

Permeabilidad es la propiedad que tiene el suelo de transmitir el agua y el aire y

es una de las cualidades más importantes que han de considerarse para el diseño

de obra de ingeniería como por ejemplo un estanque construido en suelo

impermeable perderá poca agua por filtración. Muchos factores afectan a la

permeabilidad del suelo. En ocasiones, se trata de factores en extremo

localizados, como fisuras y cárcavas, y es difícil hallar valores representativos de

la permeabilidad a partir de mediciones reales. Las observaciones sobre la textura

del suelo, su estructura, consistencia, color y manchas de color, la disposición por

capas, los poros visibles y la profundidad de las capas impermeables como la roca

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madre y la capa de arcilla, constituyen la base para decidir si es probable que las

mediciones de la permeabilidad sean representativas. La prueba en laboratorios

se ve por dos caminos permeámetro por carga constante y permeámetro por

carga variable.

PERMEABILIDAD POR EL MÉTODO DE CABEZA CONSTANTE *Y *MÉTODO DE LA CABEZA VARIABLE

(INV E -130) POR: DIEGO PEDRAZA 1100866 MAURICIO CASALLAS 1100824 MITCHELL ESPINOSA 1100833 * JULIAN CORREA 110131*0

UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA INGENIERÍA CIVIL

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS ABRIL 2010

TABLA DE CONTENIDO pág.

Resumen……….……….…………..2

Introducción Y Objetivos………..………3

Equipos Experimentales Y Procedimientos………..……….…………...4

Análisis De Resultados ………..…....…….5

Conclusiones………..……….…………..……….5

Referencias Bibliográficas….………..………..6

Apéndice……….………..………..………..6 RESUMEN

Se realizaron los ensayos de permeabilidad por el método de la cabeza constante, para tres estratos de arenas finas en un permeámetro con una altura de 39 cm y un diámetro de 7.4 cm, contenía 7 manómetros separados 5 cm cada uno, donde los tres primeros manómetros estaban conectados a la capa de arena más fina y los otros 4 a las otras dos capas. También se realizo el mismo ensayo para un estrato de gravas finas que igualmente tenía un permeámetro con las mismas características.

Cuando se realizo el ensayo se tomo un volumen de agua que se extrajo de determinado tiempo con lo que se saco el caudal, este caudal y el gradiente hidráulico son útiles para determinar el coeficiente depermeabilidad del suelo.

Para el permeámetro que contenía el estrato de gravas finas se obtuvo un coeficiente de permeabilidad de 34.14 cm/s que es elevada y en el permeámetro que tenia las tres capas de arena se obtuvieron coeficientes de permeabilidad de 0.03516 cm/s, 2.545 cm/s y 17.829 cm/s

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con un promedio en el permeámetro de 7.8*10-2cm/s que es una permeabilidad media. También se realizo un ensayo de permeabilidad por el método de cabeza variable que se caracteriza por que la altura de la cabeza varía con el tiempo y se utiliza para suelos con baja permeabilidad. Con la variación de este nivel y las características del instrumento de

permeabilidad se obtuvo el coeficiente de permeabilidad.

En el ensayo por el método de la cabeza variable se obtuvo un coeficiente de permeabilidad de 4,05*10-4 que es una permeabilidad baja según la bibliografía consultada

2. INTRODUCCION Y OBJETIVOS

Debemos tener en cuenta la importancia que tiene una buena cimentación para la vida útil de una estructura. Al realizar este ensayo tuvimos en cuenta que la permeabilidad es la capacidad de un material para que un fluido lo atraviese sin alterar su estructura interna. Se afirma que un material es permeable si deja pasar a través de él una cantidad apreciable de fluido en un tiempo dado, e impermeable si la cantidad de fluido es despreciable.

La velocidad con la que el fluido atraviesa el material depende de tres factores básicos como son la porosidad del material, la densidad del fluido considerado, afectada por su temperatura y la presión a queestá sometido el fluido.

Para ser permeable, un material debe ser poroso, es decir, contener espacios vacíos o poros que le permitan absorber fluido, para la determinación del coeficiente de permeabilidad en el laboratorio se pueden usar dos métodos como son el ensayo de cabeza variable y de cabeza constante. El ensayo de cabeza constante es adecuado para suelos que tienen grandes valores en la relación de vacíos, tales como gravas y arenas el ensayo de cabeza variable es recomendable para suelos de granos finos.

Esperamos que este trabajo sirva de guía para un análisis más profundo de cada uno de los diversos métodos para establecer la permeabilidad de suelos granulares.

3. PROCEDIMIENTOS E INSTRUMENTOS EXPERIMENTALES

3.1 PERMEABILIDAD POR EL MÉTODO DE CABEZA CONSTANTE Y* *MÉTODO DE LA CABEZA VARIABLE

(INV E -130)

3.1.1. INSTRUMENTOS Permeámetros

Tanque de cabeza constante

Tubos manométricos –Con escalas métricas para medir cabeza de agua. Balanza

Termómetro Cronometro

Probetas o vaso graduado de 250 ml Flexómetro

Templete con mástil y soporte para agarrar piezómetros 3.1.2. PROCEDIMIENTO

Para la realización del ensayo se debe clarificar que el permeámetro y la muestra de suelo estaban previamente preparadas, según se describe en la sección 4 (Selección de la muestra de suelo, de acuerdo a los tamaños de partícula), sección 5 (Preparación del permeámetro, es decir, introducir

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la muestra de suelo dentro de este), de la norma INV E-130, una vezaclarado ese tópico, se procedió a tomar la distancias entre cada manómetro, a determinar el área del espécimen, instalado en el cilindro permeámetro, adicionalmente se mide la distancia entre cada capa de suelo, esto solamente en el permeámetro que tenia arenas finas de varios tamaños, luego, se abre la válvula de admisión, se deja que el sistema se estabilice, y se comienza a captar el agua que pasa la sección de suelo, en un probeta, para determinar el volumen, en un tiempo de un minuto, después se registran las variaciones de altura entre los distintos manómetros, para luego

conociendo el caudal, la distancia entre manómetros, el área de la muestra, el tiempo de descarga y la diferencia de altura entre cada manómetro, proceder con los respectivos cálculos.

Después de realizar este ensayo, para gravas y arenas finas, se procede a realizar el ensayo por el método de cabeza variable para arcillas, que consiste, primero, llenar un tubo de plástico

transparente, con un metro al lado, que se encuentra conectado a un recipiente hermético, donde se encuentra la arcilla saturada, hasta una altura determinada, luego de lleno; se trazan intervalos de 15 cm, sobre en el tubo, para determinar el tiempo que tarda el agua en recorrer dicho

intervalo, a través del tubo. De las maneras antes enunciadas se puede luego de los cálculos determinar el coeficiente de permeabilidad de los distintos tipos de suelo evaluados 4. ANÁLISIS DE RESULTADOS

En los datos anteriores se observa que para el primer permeámetro se tiene un coeficiente de permeabilidadde 34.13 cm/s, para el segundo permeámetro donde se encontraban los tres tipos de suelo se obtuvo un coeficiente de permeabilidad de 7,810-2 cm/s, y para el ultimo

permeámetro donde se realizó el ensayo de cabeza variable, se obtuvo un coeficiente de permeabilidad de 4,0510-4cm/s.

5. CONCLUSIONES

En relación al coeficiente de permeabilidad obtenido por el método de la cabeza constante en el primer permeámetro fue 34.13 cm/s que corresponde a una grava fina, con una permeabilidad elevada, en el segundo permeámetro se obtiene un coeficiente de permeabilidad promedio de 7.8*10¯² cm/s que corresponde a una arena gruesa con un grado de permeabilidad media. Todo esto fundamentado en la tabla N° 3.1 “coeficientes de permeabilidad de algunos suelos naturales” del libro Mecánica de suelos de Peter Berry y la tabla 19.2 “clasificación de los suelos según el coeficiente de permeabilidad” del libro mecánica de suelos de William lambe.

Para el método de cabeza variable se obtuvo un coeficiente de permeabilidad de 4.057*10-2 cm/s que corresponde a una turba con un grado de permeabilidad bajo según la tabla N° 3.1

“coeficientes de permeabilidad de algunos suelos naturales” del libro Mecánica de suelos de Peter Berry y la tabla 19.2 “clasificación de los suelos según el coeficiente de permeabilidad” del libro mecánica de suelos de William lambe.

6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Normas del Instituto Nacional de Vías-INVIAS Mecánica de suelos. T. WILLIAM LAMBE. Noriega

Editores.http://www.ucn.cl/facultadesinstitutos/laboratorio/mecanica4.htm Mecánica de suelos. Peter Berry. Mc Graw-hill.

7. APÉNDICE

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Dimensiones Del Permeámetro Para El Método De La Cabeza Constante Tabla 2

Permeabilidad de suelos granulares método cabeza constante Tabla 3

Dimensiones Del Aparato De Permeabilidad Para El Método De Cabeza Variable Tabla 4

Permeabilidad de suelos granulares método cabeza variable C. FORMULAS UTILIZADAS EN LOS CÁLCULOS

Cálculos para Cabeza constante

Cálculos para hallar el gradiente hidráulico: I=hL

Donde:

h= diferencia de cabezas hidráulicas a lo largo de la muestra L=longitud de la muestra a través de la cual se mide h. Cálculos para hallar la velocidad:

V=K*i Donde:

K= coeficiente de permeabilidad i=gradiente hidráulico

Cálculos para hallar el caudal: q=kiA

Donde:

K= coeficiente de permeabilidad I=gradiente hidráulico

A= área de la sección transversal de la masa de suelos en consideración Para hallar el promedio del coeficiente de permeabilidad de las arenas finas: X=k1K2K3k1+K2+K3

Donde: X=promedio

K=los diferentes coeficientes de permeabilidad Cálculos para Cabeza Variable

Coeficiente de permeabilidad K=aLAtlnh1h2

a= área de la sección transversal de la bureta o tubería de entrada en cm² A= área seccional de la muestra de suelo cm²

H1= cabeza hidráulica a través de la muestra al comienzo del experimento t=0 H2= cabeza hidráulica a través de la muestra al final del experimento

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Referencias