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DETERMINACIÓN DEL PESO UNITARIO DE SUELOS COHESIVOS PRACTICA Nº6

PRESENTADO POR: ANDRES FELIPE TUIRAN VICTOR GIRALDO EIDER MARQUEZ NISPERUZA EDER MONTES MERCADO

PRESENTADO AL ING: JORGE EDUARDO UPARELA

GEOTECNIA 1 FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL UNIVERSIDAD DE SUCRE SINCELEJO-SUCRE 27/10/2020

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TABLA DE CONTENIDO Introducción------------------------------------------------------------ 3pag Objetivos--------------------------------------------------------------- 4pag Marco Teórico---------------------------------------------------------- 5pag Equipos y Materiales--------------------------------------------------- 6pag Procedimiento---------------------------------------------------------- 7pag Cálculos ---------------------------------------------------------------- 8pag Análisis y Conclusiones------------------------------------------------- 9pag Cuestionario------------------------------------------------------------- 10pag Bibliografía-------------------------------------------------------------- 11pag

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INTRODUCCION El peso unitario es un atributo índice de la condición del suelo que se utiliza comúnmente en todos los tipos de suelo. Es una de las relaciones gravimétricas más útiles para resolver problemas de mecánica del suelo. El peso unitario corresponderá al resultado de la relación de peso húmedo a volumen de la muestra en su estado natural, además, también depende de la relación de humedad. El peso unitario tiene una gran perspectiva de aplicación en la ingeniería de suelos debido a su correlación con otros parámetros de ingeniería (por ejemplo, el ángulo de fricción interno y la resistencia en la prueba de penetración estándar). El proceso de obtención del peso unitario del suelo cohesivo utilizado en la prueba se basa en el principio de Arquímedes, según el cual el volumen de la muestra se determina por la cantidad de agua que desplaza.

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OBJETIVO Objetivo General -Determinar los pesos secos y húmedos de los suelos cohesivos inalterados y su aplicación en la mecánica del suelo para comprender su importancia en aplicaciones de ingeniería. Objetivos Específicos -Conocer las incidencias que tienen los pesos unitarios en la aplicación de la Mecánica de los suelos. -Calcular el peso unitario o densidad aparente de una muestra de suelo cohesivo. -Calcule el peso unitario seco de la muestra de suelo analizada. -Comprender los alcances y limitaciones del ensayo realizado.

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MARCO TEORICO El peso unitario es un atributo índice de la condición del suelo que se utiliza comúnmente en todos los tipos de suelo. Es una de las relaciones de peso más útiles para resolver problemas de mecánica del suelo. Por otro lado, muchas fórmulas que permiten estimar el posible asentamiento de estructuras en base a suelo granular se basan en el peso unitario. Sin embargo, existen dificultades para determinar el peso unitario en suelos de partículas grandes. Por obtención de muestras no es práctico estar tranquilo en suelos granulares a menos que estén el peso unitario obtenido mediante un procedimiento especial y costoso como la congelación se vuelve importante porque se puede reproducir en el laboratorio. El procedimiento para obtener el peso unitario de suelos cohesivos se basa en el principio de Arquímedes a través del cual el volumen de una muestra se determina por el volumen de agua que desplaza. Este procedimiento se puede utilizar para obtener el volumen de desplazamiento de cualquier suelo cohesivo que no haya sido dañado en el agua dentro de 1 a 2 minutos requeridos en la prueba. A menos que se encuentre en un estado de alta densidad, no es adecuado para materiales porosos o suelos muy secos, ya que la aparente absorción de agua por capilaridad o de cualquier otra forma afectará los resultados.

Para calcular el peso unitario seco y húmedo del suelo tenemos:

γhumedad= γseco=

Wt ∗9,81 kN /m 3 Vt

Ws ∗9,81 kN /m3 -----> Vt

γseco=

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γh ∗9,81 kN /m3 1+w/100

EQUIPOS Y MATERIALES - Equipo extractor de muestras inalteradas de suelos cohesivos (opcional) − Equipo para corte y tallado de las muestras − Balanza de sensibilidad 0.1 gr – Vernier o nonio calibrador − Recipiente de volumen conocido (Beacker) − Cilindro de pared delgada (probeta) gradada − Horno para determinación de humedades

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PROCEDIMIENTO Para la realización de la práctica, se debe contar con una muestra de suelo cohesivo que deberá ser obtenida de campo siguiendo el siguiente procedimiento: 1) La superficie donde se va a obtener la muestra, debe ser nivelada y limpiarse de partículas sueltas. Se aplica sobre la superficie interior del cilindro del equipo extractor, una delgada capa de aceite para motor. Se coloca el cilindro extractor sobre la superficie del suelo y se realiza el procedimiento de hincado para su obtención. 2) La muestra de suelo debe ser sacada del tubo de pared delgada con ayuda del equipo extractor. La muestra, en caso de no ser ensayada el mismo día, deberá ser envuelta en papel aluminio o plástico de cocina, para que conserve su humedad hasta el día del ensayo en el laboratorio. METODO CON USO DE PARAFINA Este procedimiento es recomendado para aquellos suelos que presenten una cantidad apreciable de poros en su superficie 1) Determinamos la masa de la muestra de suelo a ensayar. 2) Se toma la muestra de suelo y se átela a 40 cm de cuerda de pescar (nylon). 3) Sumergimos la muestra de suelo en un recipiente de parafina caliente. La parafina debe tuvo que ser calentada justo a la temperatura de derretimiento. Repetimos el proceso de inmersión varias veces hasta que la muestra esté totalmente cubierta de parafina. Si la muestra es frágil y tiene tendencia a desintegrarse, se usa una pequeña brocha para cubrirla con parafina antes de sumergirla completamente en el recipiente con la parafina caliente. 4) Después que la parafina se ha solidificado sobre la muestra, se determinó la masa de la muestra más parafina. 5) Tomamos una probeta y la llenamos con agua hasta un volumen determinado. Se coloca la probeta con el agua sobre una superficie plana y se tomó la muestra por la cuerda de pescar y se introdujo en la probeta. Anotamos el valor del volumen del agua en la probeta con la muestra sumergida. El Volumen de agua desplazado corresponde al volumen de la muestra de suelo más la parafina.

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CALCULOS Y ANALISIS DATOS ENSAYO (VOLUMEN POR PARAFINA) Peso del suelo (g) 305,00 Peso suelo + parafina (g) 306,70 Lectura inicial agua en probeta (ml) 450,00 Lectura final agua en probeta (ml) 623,00 3 Volumen suelo + parafina (cm ) 173,00 3 Densidad de la parafina (g/cm ) 0,90 Contenido de humedad (%) 0,05 Convertimos el peso del suelo de g a Kg

W=

305,00 =0,305 Kg 1000

Se determina el peso de la parafina de la siguiente manera:

Pparafina=

( Ps + p )−Ps 306,70−305,00 = =0,0017 Kg 1000 1000

Convertimos la densidad de la parafina de manera que se nos haga más fácil al momento de utilizar las unidades respectivas así:

Dparafina=0,90 g/ cm3 -- 0,0009 Kg / cm 3 Ahora hallamos el volumen de la parafina así:

Vparafina=

Pparafina =1,888888889 Cm3 Dparafina

Ahora para hallar el volumen del suelo restamos el volumen de la parafina 3 Vsuelo= ( Vs + p ) −Vp=171,111111Cm

Obtenemos los valores de peso unitario seco y peso unitario húmedo así:

W∗9,81 1000 Punithumedo= ∗1003 =17,48600 kN /m 3 Vs Punitseco=

Punithumedo =16,65333952 kN /m 3 1+5 % 0,305 0,0017 0,0009 1,888888889 171,1111111 17,48600649 16,65333952

W Peso Parafina Densidad Parafina Volumen Parafina Volumen Suelo Peso unitario húmedo Peso unitario seco 8

Contenido de humedad

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ANALISIS Y CONCLUSIONES Los métodos utilizados para hallar el peso específico húmedo y seco, son métodos basados en la norma, pero hay que discernir que este ensayo puede tener sus limitaciones al momento de calcular sus volúmenes, por ejemplo en la determinación del volumen mediante el principio de Arquímedes no es aplicable para suelos porosos o suelos muy secos, ya que se pueden afectar los resultados. Por esta razón es muy conveniente realizar varias veces el ensayo para la muestra de suelo cohesivo para así minimizar los errores. Por lo anterior podemos decir que nuestro tipo de muestra está comprendida entre Arena limosa suelta y Arcilla dura ya que nuestro peso unitario seco es igual a 16,65333952kN/m^3

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CUESTIONARIO 1) ¿Cuáles son los valores típicos del peso unitario húmedo y seco de los suelos? R/

2) ¿Qué precauciones se deben tener para poder medir el peso unitario de suelos con muchas bolsas de aire? ¿Podría o no llenarse estos agujeros con cera? R/ Si podrían llenarse los vacíos con cera, de tal manera que la muestra no sea alterada en su estructura con las partículas de agua, dándole una característica de impermeabilidad. 3) ¿Puede usted aplicar la técnica usada en la medición del peso unitario de las arenas? Explique R/ No, porque la arena es arena, hay muchos huecos entre las partículas entre ellas y la porosidad será mayor que la de la arcilla, por lo que si no hay pendiente, la arena es un suelo altamente permeable cuando no se encuentra compactado óptimamente Para la arena, existen otros métodos, como congelar el material donde se tomará la muestra para encontrar su peso el número total y el volumen ocupado. 4) ¿Explique si es posible o no usar otro líquido diferente al agua? R/ Si es posible y es lo recomendado ya que el agua se introduce en los espacios vacíos de la muestra lo cual alteraría la confiabilidad de los resultados por tal motivo el líquido más favorable paras este experiencia es el mercurio ya que es un líquido más pesado y gracias a esto es mucho más difícil que se introduzca en los espacios vacíos del suelo.

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BIBLIOGRAFIA - Bardet, Jean Pierre. Experimental Soil Mechanics − Bowles, Joseph. Manual de laboratorios de mecánica de suelos − Das, Braja M. Fundamentos de Ingeniería geotécnica − Norma ASTM. (D2937-91) − Norma AASHTO (T 180 - https://apuntesingenierocivil.blogspot.com/2010/10/fases-del-suelo-relacionesde-peso.html

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