Ensayo de Corte Directo

El ensayo de corte directo tiene como objetivo determinar la resistencia al esfuerzo cortante de una muestra, valor que entre otras cosas nos será muy útil para el cálculo de la estabilidad de taludes. La resistencia al esfuerzo cortante en el suelo se debe a dos componentes: la cohesión, aportada por la fracción fina del suelo y responsable a su vez del comportamiento plástico de este, y el rozamiento interno entre las partículas granulares. Hay que decir que la resistencia al esfuerzo cortante, en obras de tierras para carreteras se puede hallar de forma indirecta mediante otros ensayos como el del índice C.B.R, o también, aunque se realiza con menos frecuencia, mediante el ensayo de rotura a compresión simple.

El ensayo de corte directo se realiza sobre una muestra de suelo situada dentro de una caja de metal dividida en dos piezas: la mitad superior y la mitad inferior. Simultáneamente la muestra es sometida a una carga normal constante y a un esfuerzo lateral que se va incrementando de forma progresiva. Mientras realizamos el ensayo vamos tomando nota del esfuerzo aplicado y el desplazamiento producido entre los dos bloques, datos que más tarde proyectaremos en una gráfica a partir de la cual podremos obtener la resistencia al corte de esa muestra para la carga normal aplicada. Repetiremos el ensayo un mínimo de dos veces con diferentes cargas normales, de forma que proyectando los diferentes valores en una gráfica esfuerzo normal respecto resistencia al corte podremos encontrar la envolvente de Mohr del material, con lo que ello implica: cohesión y ángulo de rozamiento interno.

Ensayo de Equivalente de Arena

AASHTO T-176 o ASTM D-2419.

El equivalente de arena (EA) se define como el cociente multiplicado por 100 de la altura de la parte arenosa sedimentaria y de la altura total de finos floculados depositados en una probeta. Para realizar este ensayo necesitaremos dos porciones de muestra de unos 120 gr cada una que pase por el tamiz 5. Hay que decir que como trabajamos con dos muestras, las diferentes operaciones que realizamos las hacemos con una diferencia de 2 o 3 minutos entre la primera y la segunda muestra. Cada una de estas muestras se sitúa en una probeta en la cual previamente hemos añadido solución desfloculante. Una vez hemos introducido la muestra en las probetas y hemos eliminado las burbujas que se hayan formado al verter el suelo dejamos reposar cada probeta 10 minutos. Después tapamos la probeta y la agitamos manteniéndola horizontal haciendo unos 90 ciclos en unos 30 segundos. A continuación tomamos la probeta y con una barilla acanalada introducimos más líquido desfloculante por el fondo de la muestra por tal de poner en suspensión las partículas más finas. Después dejamos reposar cada probeta 20 minutos y medimos en cada una la altura (respecto a la base) a la que llegan los finos y también la altura a la que llegan los gruesos. Para obtener el valor del equivalente de arena dividimos para cada probeta la altura de los gruesos entre la altura de los finos y lo multiplicamos por 100 de manera que obtenemos un valor para cada probeta, y para que el ensayo resultante se considere válido el resultado obtenido para cada probeta no puede diferir en más del 2%.

Ensayo C.B.R.

California Bearing Ratio 

ASTM D-833

El objetivo del ENSAYO CBR:

Determinar el valor del C. B. R. de los suelos, cuando son compactados y ensayados en el laboratorio, mediante la comparación entre la carga de penetración en el suelo y aquella de un material normalizado o “standard”.

Breve descripción del ENSAYO CBR:

Este ensayo fue inventado por la División de Carreteras de California en 1.929 y nos permite determinar la Resistencia al Corte de un suelo bajo condiciones de Humedad y Densidad controladas.
El CBR (California Bearing Ratio) se obtiene como un porcentaje del esfuerzo requerido para hacer penetrar un pistón una profundidad de 0.1 pulgadas en una muestra de suelo y el esfuerzo requerido para hacer penetrar el mismo pistón, la misma profundidad de 0.1 pulgadas, en una muestra patrón de piedra triturada.
Bueno, para ver y saber un poco mas de ese importante ensayo de mecánica de suelos, puedes ver el siguiente documento.

PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO

Se procede de manera similar al anterior ensayo, vale decir, al ensayo de compactación, con la única diferencia que se la realiza con el porcentaje de humedad óptimo. Debiéndose preparar tres moldes, cada uno con diferentes numeros de golpes, uno con 56, otro con 25 y el último con 12 golpes.
Pesar cada uno de los moldes más la muestra enrazada, colocándose nuevamente en sus soportes con la aplicación de contrapesos y sumergirlos en el tanque con agua en su totalidad.
Se dejan los moldes en remojo por espacio de 96 horas, tomando lecturas de expansión cada 24 horas, con el trípode y extensómetro.
Al Realizar las lecturas si de un día a otro no varían inmediatamente realizar el rompimiento de las probetas.
Al realizar el rompimiento de la probetas, se sacan los moldes del agua, dejándolos por unos 15 minutos al escurrimiento de agua de los mismos.
Posteriormente registramos pesos en esa condición; en forma posterior deberán romperse o aplicarse carga axiales a las probetas, en el marco con la gata hidráulica; debiéndose registrar alternadamente las lecturas de deformación y carga de rotura.

Ensayo de Proctor Estandar y Modificado

ASTM D-1557 o AASHTO T-180



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OBJETIVOS

• Se determinará la relación entre la humedad y el peso unitario de los suelos compactados en un molde de un tamaño dado con un martillo de 2.5 kg (5.5 lb.) que cae desde una altura de 305 mm (12").

• Este método de ensayo se emplea para la determinación rápida del peso unitario máximo y de la humedad óptima de una muestra de suelo empleando una familia de curvas y un punto.

• El índice que se obtiene, se utiliza para evaluar la capacidad de soporte de los suelos de subrazante y de las capas de base, subbase y de afirmado.

MARCO TEORICO

Proctor estándar y Modificado
El término compactación se utiliza en la descripción del proceso de densificación de un material mediante medios mecánicos. El incremento de la densidad se obtiene por medio de la disminución de la cantidad de aire que se encuentra en los espacios vacíos que se encuentra en el material, manteniendo el contenido de humedad relativamente constante.
En la vida real, la compactación se realiza sobre materiales que serán utilizados para relleno en la construcción de terraplenes, pero también puede ser empleado el material in situ en proyectos de mejoramiento del terreno.
El principal objetivo de la compactación es mejorar las propiedades ingenieríles del material en algunos aspectos:

• Aumentar la resistencia al corte, y por consiguiente, mejorar la estabilidad, de terraplenes y la capacidad de carga de cimentaciones y pavimentos.
• Disminuir la compresibilidad y, por consiguiente, reducir los asentamientos.
• Disminuir la relación de vacíos y, por consiguiente, reducir la permeabilidad.

Reducir el potencial de expansión, contracción o expansión por congelamiento.
Para medir el grado de compactación de material de un suelo o un relleno se debe establecer la densidad seca del material. En la obtención de la densidad seca se debe tener en cuenta los parámetros de la energía utilizada durante la compactación y también depende del contenido de humedad durante el mismo.
Las relaciones entre la humedad seca, el contenido de humedad y la energía de compactación se obtiene a partir de ensayos de compactación en laboratorio.
La compactación en laboratorio consiste en compactar una muestra que corresponda a la masa de suelo que se desea compactar, con la humedad calculada y en un molde cilíndrico de volumen conocido y con una energía de compactación especificada. En la actualidad se presentan deferentes tipos de ensayos los cuales determinan el grado de compactación del material, entre otros se pueden encontrar los ensayos de: Método del martillo de 2.5 Kg, método del martillo de 4.5 Kg, Proctor (estándar), Proctor modificado y el método del martillo vibratorio. Los primeros cuatro están basados en la compactación dinámica creada por el impacto de un martillo metálico de una masa específica que se deja caer libremente desde una altura determinada, el suelo se compacta en un número de capas iguales y cada capa recibe el mismo número de golpes. La compactación en el quinto ensayo esta basado en la combinación de presión estática y la vibración. El suelo se compacta en tres capas iguales presionado fuertemente hacia abajo el compactador vibratorio durante 60 segundos en cada capa.
Los resultados obtenidos a partir del ensayo proporcionan una curva, en la cual el pico más alto dicta el contenido de humedad óptima a la cual el suelo llega a la densidad seca máxima. Por medio de los ensayos sé a podido determinar que por lo general la compactación es más eficaz en los materiales bien gradados que contienen una cantidad de finos que en los materiales de gradación uniforme que carecen de finos

DIFERENCIAS ENTRE EL ENSAYO PROCTOR ESTANDAR Y MODIFICADO

La diferencia básica entre el ensayo Proctor Normal y el Modificado es la energía de

compactación usada. En el Normal se hace caer un peso de 2.5 kilogramos de una altura de 30

centímetros, compactando la tierra en 3 camadas con 25 golpes y, en el Modificado, un peso

de 5 kilogramo de una altura de 45 centímetros, compactando la tierra en 5 camadas con 50

golpes. Esta diferencia se debe a la existencia de modernos equipos de compactación más

pesados que permiten densidades más altas en campo.

Existen diferentes Normas que definen estos ensayos, entre la cuales pueden ser

destacadas las Normas americanas, ASTM D-698 para el Proctor Normal y ASTM D-1557 para

el ensayo de Proctor modificado y la norma brasileña NBR 7182 que se refiere a ambos

ensayos.

Por lo tanto, cuando es exigido un suelo compactado al 90% Proctor normal o

modificado, significa que la compactación debe alcanzar una densidad seca de por lo menos

90% de la densidad seca máxima obtenida con los ensayos correspondientes.

PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO

1.      Cada grupo debe tomar 7 kg (peso nominal) de suelo secado al aire, desmenuzado para que pase a través del tamiz # 4; luego debe ser mezclado con la cantidad de agua necesaria para alcanzar el contenido de humedad basado en porcentaje de peso seco; la humedad deberá ser, para este primer ensayo, aproximadamente un 4 a 5 % menor que la humedad óptima estimada; debe quedar claro que el suelo y el agua en un ensayo deberían mezclarse con anterioridad y dejarse curar o macerar - para asegurar su distribución homogénea - durante 24 horas cuando se trabaja con suelos cuyos finos sean plásticos; sin embargo, en esta sesión de laboratorio para estudiantes, esta etapa  podrá omitirse.

2.      Pesar el molde de compactación, sin incluir la base ni el collar.

3.      Medir las dimensiones internas del molde de compactación para determinar su volumen.

4.      Compactar el suelo en 5 capas aplicando 56 golpes sobre cada una (para molde grande); se debe procurar que la última capa quede por sobre la altura del molde de compactación; en caso que la superficie de la última capa quedara bajo la altura del molde, se debe repetir el ensayo; se debe evitar además que esta última capa exceda en altura el nivel del molde en más de 6 mm ya que al enrasar se estaría eliminando una parte significativa del material compactado, disminuyendo la energía de compactación por unidad de volumen.

5.      Retirar cuidadosamente el collar de compactación, evitar girar el collar; en caso que se encuentre muy apretado, retirar con espátula el suelo que se encuentra adherido a los bordes por sobre el nivel del molde; finalmente enrasar perfectamente la superficie de suelo a nivel del plano superior del molde.

6.      Pesar el molde con el suelo compactado y enrasado.

7.      Extraer el suelo del molde y tomar una muestra representativa para determinar el contenido de humedad.

8.      Desmenuzar el suelo compactado y mezclarlo con suelo aún no utilizado; agregar un 2% de agua (en relación a los 7 kg) y repetir los pasos 4 a 8; realizar la cantidad de ensayos que el instructor indique, suficientes para obtener una cantidad de puntos que permita determinar la humedad óptima y la densidad máxima.

9.      Volver posteriormente al laboratorio para obtener los pesos secos de las muestras de humedad.

Cálculos

Calcular el peso unitario seco y hacer un grafico de γ_d versus contenido de humedad. Dibujar en este gráfico la curva de saturación; si no se conoce G_S, suponer que la densidad  saturada correspodiente a la humedad óptima es 5 % mayor que la densidad máxima seca; con este valor calcular el valor de G_S; la curva de saturación en ningún caso debe interceptar la curva de compactación; en caso que esto suceda, incrementar en un 1 % adicional el valor de la densidad saturada hasta asegurar que la curva de saturación pase por sobre la de compactación.

Espero que este video les sirva para comprender maas acerca del dicho ensayo

Peso Específico Relativo de las Partículas Sólidas de un Suelo

NORMA: NTP 339.131:1999 

  I. INTRODUCCIÓN

El objetivo principal de la mecánica de suelos es estudiar el comportamiento del suelo para ser usado como material de construcción o como base de sustentación de las obras de ingeniería. Para esto es necesario obtener muestras representativas del suelo que se someten a pruebas de laboratorio, tomando en cuenta el muestreo y los ensayos que se realizan necesariamente sobre pequeñas muestras de población.
El presente informe tiene como finalidad exponer el procedimiento para el cálculo de la gravedad especifica de un suelo.
La gravedad específica de un suelo (Gs) es la relación entre la masa (o peso en el aire) de una unidad de volumen de un material a la masa del mismo volumen de agua.Se define como el peso unitario del material dividido por el peso unitario del agua destilada a 4°C.
El valor de la gravedad específica es necesario para calcular la relación de vacíos de un suelo, es utilizada en el análisis hidrométrico y sirve para graficar la recta de saturación máxima en el ensayo de compactación Proctor.
El método de trabajo del laboratorio para determinar la gravedad específica es un método indirecto porque para medir el volumen del suelo, se mide el volumen de agua que este desplaza en la fiola.


  II. OBJETIVOS


  * Determinar el peso específico relativo de las partículas sólidas de una muestra   de suelo.


  III. FUNDAMENTO TEORICO


PESO ESPECÍFICO DE SUELO ( γs ) : Es el cociente entre el peso de aire de las partículas sólidas y el peso del agua, considerando igual temperatura y mismo volumen.


GRAVEDAD ESPECÍFICA DE UN SUELO (Gs) : Es el peso unitario del material dividido por el peso unitario del agua destilada. La Gs se calcula mediante la siguiente expresión.


Gs=γsγw


  IV. EQUIPO Y MATERIALES UTILIZADOS


Instrumentos
  * Balanza con aproximación de ± 0.01 gr
  * Fiola   (frasco volumétrico) 500cm3
  * Pipeta

Limites de Atterberg

NORMA:

 AASHTO T90-70
ASTM D424-59

Los límites de Atterberg o límites de consistencia se utilizan para caracterizar el comportamiento de los suelos finos. El nombre de estos es debido al científico sueco Albert Mauritz Atterberg. (1846-1916).

Los límites se basan en el concepto de que en un suelo de grano fino solo pueden existir 4 estados de consistencia según su humedad. Así, un suelo se encuentra en estado sólido, cuando está seco. Al agregársele agua poco a poco va pasando sucesivamente a los estados de semisólido, plástico, y finalmente líquido. Los contenidos de humedad en los puntos de transición de un estado al otro son los denominados límites de Atterberg.

Los ensayos se realizan en el laboratorioy miden la cohesion del terreno y su contenido de humedad, para ello se forman pequeños cilindros de 3mm de espesor con el suelo. Siguiendo estos procedimientos se definen tres límites:

1. Límite líquido: Cuando el suelo pasa de un estado semilíquido a un estado plástico y puede moldearse. Para la determinación de este límite se utiliza la cuchara de Casagrande.
2. Límite plástico: Cuando el suelo pasa de un estado plástico a un estado semisólido y se rompe.
3. Límite de retracción o contracción: Cuando el suelo pasa de un estado semisólido a un estado sólido y deja de contraerse al perder humedad.

Relacionados con estos límites, se definen los siguientes índices:

• Índice de plasticidad: I_p ó IP = w_l - w_p
• Índice de fluidez: I_f = Pendiente de la curva de fluidez
• Índice de tenacidad: I_t = I_p/I_f
• Índice de liquidez (IL ó I_L), también conocida como Relación humedad-plasticidad (B):

IL = (W_n - W_p) / (W_l-W_p) (Wn = humedad natural)

(W_l-W_p) (Wn = humedad natural)

Límite Líquido

Esta propiedad se mide en laboratorio mediante un procedimiento normalizado en que una mezcla de suelo y agua, capaz de ser moldeada, se deposita en la Cuchara de Casagrande, y se golpea consecutivamente contra la base de la máquina, haciendo girar la manivela, hasta que la zanja que previamente se ha recortado, se cierra en una longitud de 12 mm (1/2"). Si el número de golpes para que se cierre la zanja es 25, la humedad del suelo (razón peso de agua/peso de suelo seco) corresponde al límite líquido. Dado que no siempre es posible que la zanja se cierre en la longitud de 12 mm exactamente con 25 golpes, existen dos métodos para determinar el límite líquido: - graficar el número de golpes en coordenadas logarítmicas, contra el contenido de humedad correspondiente, en coordenadas normales, e intrapolar para la humedad correspondiente a 25 golpes. La humedad obtenida es el Límite Líquido. - según el método puntual, multiplicar por un factor (que depende del número de golpes) la humedad obtenida y obtener el límite líquido como el resultado de tal multiplicación

Límite Plástico

Esta propiedad se mide en laboratorio mediante un procedimiento normalizado pero sencillo consistente en medir el contenido de humedad para el cual no es posible moldear un cilindro de suelo, con un diámetro de 3 mm. Para esto, se realiza una mezcla de agua y suelo, la cual se amasa entre los dedos o entre el dedo índice y una superficie inerte (vidrio), hasta conseguir un cilindro de 3 mm de diámetro. Al llegar a este diámetro, se desarma el cilindro, y vuelve a amasarse hasta lograr nuevamente un cilindro de 3 mm. Esto se realiza consecutivamente hasta que no es posible obtener el cilindro de la dimensión deseada. Con ese contenido de humedad, el suelo se vuelve quebradizo (por pérdida de humedad) o se vuelve pulverulento. Se mide el contenido de humedad, el cual corresponde al Límite Plástico. Se recomienda realizar este procedimiento al menos 3 veces para disminuir los errores de interpretación o medición.

Granulometria en suelos

Granulometría de suelos

Los ensayos de granulometría tienen por finalidad determinar en forma cuantitativa la distribución de las partículas del suelo de acuerdo a su tamaño.

Las distribución de las partículas con tamaño superior a 0.075 se determina mediante tamizado, con una serie de mallas normalizadas.

Para partículas menores que 0.075 mm, su tamaño se determina observando la velocidad de sedimentación de las partículas en una suspensión de densidad y viscosidad conocidas.

Granulometría por tamizado
 

Muestra original de suelo conteniendo partículas de varios tamaños. Esta muestra se seca al horno y se determina su masa total seca.
Porción A: Porción de la muestra que queda retenida en el tamiz de diámetro 4.75 mm
Porción B: Porción de la muestra que pasa el tamiz 4.75 mm. Esta porción incluye partículas finas.
La porción A, después de lavarla en el tamiz #4, para eliminar las partículas de arena y las más finas
La porción B, después de lavarla en el tamiz #200 para eliminar las partículas finas
Algunas mallas utilizadas en el proceso de tamizado
Tamizado del suelo en una serie de mallas
Determinación del peso retenido en una de las mallas Espero k con zt video este todo claro... disfrutenlo