Gravedad EspecÍfica De Suelos PDF

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Informe de laboratorio- Gravedad especifica de suelos...

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GRAVEDAD ESPECÍFICA DE SUELOS. Grupo: 6 Integrantes 1. Juan David Estupiñan Monroy. 2. Luis Edilson Mejía Pinzón. 3. Juan Esteban Mondragón García. 4. Juan Camilo Rodríguez Rondón. Localización del sitio de extracción Municipio: Jamundí. Barrio o vereda: Verde Alfaguara. Coordenadas (DD): 31°14’40’’ N 76°34’34’’ O. Clasificación del suelo según ASTM D2487 Tipo de suelo: SW - Arena bien gradada con poca grava. Humedad natural = 25% Límite líquido, LL = 16,42 Límite Plástico, LP = 6,52 Índice de Plasticidad, IP = 9,90 Gravedad específica, GS= 2,715

1. INTRODUCCIÓN La gravedad específica o densidad relativa de un material es la relación que existe entre la densidad del material o sustancia que se busca estudiar con respecto a la densidad de una sustancia de referencia. Ésta relación debe estar descrita por las mismas condiciones en el cálculo de las densidades, es decir, la densidad del objeto de estudio se debe expresar en términos de la misma temperatura y presión que de la sustancia de referencia. Por lo general, la sustancia que se utiliza como referencia es el Agua. Matemáticamente la gravedad específica se representa como el cociente entre la densidad del objeto de estudio y la densidad de referencia, dado a que dentro del cociente las unidades son las mismas de densidad para ambas sustancias, la gravedad específica se presenta como una magnitud adimensional. Dentro de este informe se presentarán los datos, mediciones y cálculos necesarios para determinar la gravedad específica de suelos. El procedimiento que se llevará a cabo para esto será el dictado por la norma ASTM D854-14 de Métodos de prueba estándar para la gravedad específica de sólidos del suelo por picnómetro de agua.

2.

DATOS Y MEDICIONES DE LABORATORIO

Tabla 1. Densidad de agua y coeficiente de temperatura (K) para varias temperaturas.

Se hace uso de la tabla 1 tomada de la densidad del agua, dependiendo de la para fijar un valor al coeficiente de gravedad específica

norma ASTM D854-14, para la determinación de la temperatura de prueba. Del mismo modo, se utiliza temperatura, y realizar los respectivos cálculos de estándar a los 20°C.

Tabla 2. Datos de laboratorio

Se hace uso del método B, procedimiento para muestras secadas en horno. 3.

CÁLCULOS El volumen calibrado de los picnómetros utilizados en la prueba de laboratorio es 500ml según la carta de calibración presentada por la laboratorista. 

Calcule el volumen calibrado de cada picnómetro, Vp , usando la siguiente ecuación:

dónde: Mpw,c = La masa del picnómetro y el agua a la temperatura de calibración, g, Mp

= La masa promedio del picnómetro seco en la calibración, g, y

ρw c

= La densidad de masa del agua a la temperatura de calibración g/ml, (Tabla 1)

Dado que las masas de los picnómetros con agua, tomadas en laboratorio, no corresponden a las masas teóricas calculadas con el anticipado volumen de calibración (500 ml), se decidió calibrar el volumen del picnómetro con la masa medida en laboratorio, para ver la variación de este.

Tabla 3. Cálculo del volumen calibrado de cada picnómetro Vp.

Al realizar el cálculo del volumen calibrado se tienen los siguientes valores respectivamente para cada picnómetro en el mismo orden de la tabla [497.742 - 498.204 - 497.516] ml. Se evidencia que los volúmenes calibrados no corresponden al valor real (500 ml). Por lo que nos encontramos frente a una fuente de error, causada posiblemente en la toma de la temperatura de prueba o en la medición de la masa del picnómetro con agua. Si asumimos que el error se presenta en la medida de la masa del picnómetro con agua, tendríamos los siguientes errores para cada una de las masas [0.558 -0.003-0.769] g. Puesto que la masa calculada, a partir del volumen calibrado previamente (500ml) y la densidad del agua a temperatura de prueba, es para cada picnómetro [498.3-498.27-498.285] g. Expresando este error en porcentaje tendríamos: un error de 0.11% para la masa del picnómetro 6 con agua, 0.01% para el picnómetro 10 y 0.10% para la masa del picnómetro 15. Como no se conoce con exactitud la fuente de error, se decide efectuar los siguientes cálculos con las masas de los picnómetros con agua en el laboratorio.



Calcule la masa del picnómetro y el agua a la temperatura de prueba de la siguiente manera:

dónde: Mρw,t = Masa del picnómetro y agua a la temperatura de prueba ( Tt ), g, Mp

= La masa calibrada media del picnómetro seco , g,

Vp

= El volumen promedio calibrado del picnómetro, ml y

ρ w, t = La densidad del agua a la temperatura de prueba (T t), g/ml de Tabla 1.

Tabla 4. Masa del picnómetro con agua a la temperatura de prueba

Los cálculos de gravedad específica a temperatura de prueba se llevaran a cabo con la masa de los picnómetros con agua, presentados en la tabla 4. Estas masas fueron las mismas que se tomaron directamente en laboratorio. Ya que se dejó como volumen calibrado para cada picnómetro, los presentados en la tabla 3.



Calcule la gravedad específica de los sólidos del suelo a la temperatura de prueba, Gt de la siguiente manera:

dónde: ρs

= La densidad de los sólidos del suelo Mg/m 3 g/cm 3 ,

ρ w, t = La densidad del agua a la temperatura de prueba (T t ), de la Tabla 1, g/mL o g/cm. Ms

= La masa del horno de sólidos secos del suelo (g), y

Mρw,t = La masa del picnómetro, el agua y los sólidos del suelo a la temperatura de prueba, (T t ), g.

Tabla 5. Gravedad específica de los sólidos del suelo a temperatura de prueba



Calcule la gravedad específica de los sólidos del suelo a 20 ° C de la siguiente manera:

dónde: K = El coeficiente de temperatura dado en la Tabla 1.

Tabla 6. Calculo de la gravedad específica de los sólidos del suelo a 20 ° C

La tabla 6 ilustra la gravedad específica estándar de los sólidos del suelo a 20 °C, se decidió promediar este valor puesto que el suelo contenía muy pocas partículas mayores al tamiz No 4 (4.75 mm), es decir, el porcentaje de pasa fue superior al 98 %. Tabla 7. Gravedad especifica de algunos materiales

Se toma como referencia la tabla 7, para verificar la gravedad especifica estándar obtenida en el laboratorio.

4.

ANÁLISIS DE RESULTADOS

Después de recolectar los datos con las mediciones de laboratorio, se realizan los respectivos cálculos necesarios para el cumplimiento del objetivo general del ensayo, determinar la gravedad específica (densidad relativa) del suelo en estudio. En busca de obtener resultados confiables, precisos y muy exactos se trabajaron tres muestras realizando a cada una exactamente los mismos procedimientos, de lo cual se obtuvieron tres resultados para la gravedad específica estandarizada a 20°C: 2.730, 2.666 y 2.750. Resultados que evidentemente tienen una excelente precisión, así, se procede a tomar el promedio de los datos, y definir entonces un resultado final para la gravedad específica estandarizada de 2.715. El suelo analizado tiene una gravedad específica típica de un limo orgánico, entre 2.67 y 2.72 según la tabla 7. Una aproximación cercana a la gravedad específica del suelo clasificado previamente, como una arena bien gradada con poca grava, con una gravedad especifica entre 2.65 y 2.67. Vemos que el valor obtenido (2.715) está un poco por encima del valor correspondiente a una arena (2.65-2.67), esta variación pudo ser causada como se explicó en la tabla 1, por errores en la medición de la masa del picnómetro con agua o en la toma de la temperatura de prueba.

5.

REFERENCIAS

An Introduction To Geotechnical Engineering. Upper Saddle River, United States of America.Pearson Education,Inc. ASTM D2488-17e1, Standard Practice for Description and Identification of Soils (VisualManual Procedures), ASTM International, West Conshohocken, PA, 2017, www.astm.org ASTM D854-14, Standard Test Methods for Specific Gravity of Soil Solids by Water Pycnometer, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2014, www.astm.org Braja M Das (2012). Fundamentos de Ingeniería de Cimentaciones. México DF, México. Cengage Learning Editores. Braja M Das (2001). Fundamentos de Ingeniería Geotécnica. México DF, México. Thomson Editores. Robert D. Holtz, William D. Kovacs, Thomas C. Sheahan (2011)....