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2019 Laboratorio n° 1 MECANICA DE SUELOS Universidad Cooperativa de Colombia Facultad de Ingeniería Civil Programa de Ingeniería Civil i Sede Ibagué Tabla de Contenidos 1. Capítulo 1 ................................................................................................................ 1 2....

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Laboratorio n° 1 MECANICA DE SUELOS

Universidad Cooperativa de Colombia

Facultad de Ingeniería Civil Programa de Ingeniería Civil Sede Ibagué

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Tabla de Contenidos 1. 2.

Capítulo 1 ................................................................................................................ 1 INTRODUCCIÓN E INFORMACIÓN GENERAL ...................................................... 1 3. Objetivo General .................................................................................................. 2 2.1 Objetivos Específicos ......................................................................................... 2 4. Capítulo 2 ................................................................................................................ 3 5. EQUIPO Y MATERIAL ............................................................................................. 3 Balanza: ................................................................................................................... 3 Picnómetro ............................................................................................................... 3 Horno ....................................................................................................................... 4 Recipientes .............................................................................................................. 4 Tamiz N°4 ................................................................................................................ 4 Embudos .................................................................................................................. 5 Termómetro ............................................................................................................. 5 Pipeta ...................................................................................................................... 5 Papel Absorbente .................................................................................................... 6 Probeta .................................................................................................................... 6 Cucharon acero inoxidable ...................................................................................... 7 Muestra .................................................................................................................... 7 6. MARCO TEÓRICO .................................................................................................. 8 7. PROCEDIMIENTO ................................................................................................. 12 Laboratorio n°1 .......................................................................................................... 12 Laboratorio n°2 .......................................................................................................... 12 8. CÁLCULOS Y RESULTADOS ............................................................................... 13 Laboratorio n°1 .......................................................................................................... 13 Menorías de cálculo ............................................................................................... 13 Calculo de contenido de humedad ......................................................................... 14 Laboratorio n°2 .......................................................................................................... 14 Picnómetro n°2 ...................................................................................................... 14 Picnómetro n°4 ...................................................................................................... 15 Resultados Generales ............................................................................................... 16 9. CONCLUSIONES .................................................................................................. 17 10. RECOMENDACIONES ...................................................................................... 17 11. REFERENCIAS ................................................................................................. 17 12. ANEXOS ............................................................................................................ 18

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Lista de figuras Figura 1. Balanza ............................................................................................................ 3 Figura 2. Picnómetro ....................................................................................................... 3 Figura 3. Horno ............................................................................................................... 4 Figura 4. Recipiente ........................................................................................................ 4 Figura 5. Tamiz N°4 ........................................................................................................ 4 Figura 6. Embudos .......................................................................................................... 5 Figura 7. Termómetro ..................................................................................................... 5 Figura 8. Pipeta ............................................................................................................... 5 Figura 9. Papel Absorbente ............................................................................................. 6 Figura 10. Probeta .......................................................................................................... 6 Figura 11. Cucharon acero inoxidable ............................................................................. 7 Figura 12. Muestra .......................................................................................................... 7 Grafica 1. Resultados laboratorio n°2 ............................................................................ 16 Figura 13. Grafica de calibración picnómetro No 4 ........................................................ 18 Figura 14. Grafica de calibración picnómetro No 2 ........................................................ 18 Lista de Tablas Tabla 1. Datos Crudos de Laboratorio n°1 .................................................................... 13 Tabla 2. Datos Crudos de Laboratorio n°2 / Picnómetro n°2 ......................................... 14 Tabla 3. Datos Crudos de Laboratorio n°2 / Picnómetro n°4 ......................................... 15 Tabla 4. Resultados Ensayos de Laboratorio. ............................................................... 16

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1. Capítulo 1 2. INTRODUCCIÓN E INFORMACIÓN GENERAL La mecánica de suelos es una ciencia empírica, basada en la experimentación, la cual nos facilita ensayos y procedimientos para poder determinar las diferentes propiedades físicas y mecánicas de un suelo. La importancia del contenido de agua que representa un suelo representa junto con la cantidad de aire una de las características más importantes para explicar cómo el comportamiento de este (especialmente aquellos de textura más fina) como por ejemplo cambio de volumen, cohesión, estabilidad mecánica. De igual manera se define como gravedad especifica de fase solida de un suelo, a la relación de un peso específico de la materia que constituye las partículas del suelo y el peso específico del agua. El presente informe tiene como finalidad determinar el contenido de humedad de las muestras de los estratos obtenidos en campo, en general todo el proceso y los datos registrados en el laboratorio se encuentran plasmado a continuación, dichos datos son procesados aplicando las fórmulas correspondientes aprendidas en clase. Para la realización de obras civiles, se debe tener en cuenta las propiedades físicomecánicas de la superficie o del material utilizado donde se vaya apoyar la estructura. Estas propiedades pueden verse afectadas por variables o parámetros de estado, tal como, el contenido de humedad en un suelo, por consiguiente, es necesario el estudio de métodos de ensayos que arrojen resultados confiables por ello se basa según el uso del método de ensayo INV. E 122 o ASTM D 2216. Esta propiedad física del suelo es de gran utilidad en la construcción civil y se obtiene de una manera sencilla, pues el comportamiento y la resistencia de los suelos en la construcción están regidos, por la cantidad de agua que contienen. El contenido de humedad de un suelo es la relación del cociente del peso de las partículas sólidas y el peso del agua que guarda, esto se expresa en términos de porcentaje. Por ente este informe de laboratorio, trata de resumir en forma esquemática y breve, las principales actividades llevadas a cabo durante el laboratorio n° 1, estableciendo “Porcentaje contenido de humedad y Gravedad especifica de los finos”. Durante la jornada de trabajo, hicimos uso de equipos del laboratorio de la universidad cooperativa de Colombia.

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3. Objetivo General Determinar el contenido de humedad y hallar la gravedad específica de la muestra suministrada por la Auxiliar de laboratorio. 2.1 Objetivos Específicos  

Calcular la gravedad específica de un suelo fino que pase la malla No.4 (4,75 mm). Hallar el contenido de humedad teniendo en cuenta la norma INV .E 122.

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4. Capítulo 2 5. EQUIPO Y MATERIAL Balanza: El tipo de balanza utilizado debe estar normado, y posicionado adecuadamente para tomar el peso más preciso posible. Con capacidad mínima de 1 kg, sensibilidad de 0.1g o menor, y una exactitud de 0.07% de la masa de la muestra en cualquier punto del rango de pesada empleado en el ensayo.

Fuente: Autor

Figura 1. Balanza

Picnómetro Recipientes de vidrio de cuello muy largo y angosto, en el cual tienen una marca que señala un volumen exacto a una temperatura determinada que está grabada en el mismo recipiente y generalmente es 20ºc. En el presente laboratorio se utilizó el picnómetro n°4 y n°2.

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Figura 2. Picnómetro

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Horno Controlado termostáticamente, preferiblemente de tiro forzado y que mantenga una temperatura uniforme de 110° ± 5°C (230° ± 9°F) en toda la cámara de secado.

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Figura 3. Horno

Recipientes Vasijas apropiadas hechas de un material resistente a la corrosión y a cambios en su masa al ser sometidas a repetidos calentamientos y enfriamientos y a operaciones de limpieza.

Fuente: Autor

Figura 4. Recipiente

Tamiz N°4 Se usará el tamiz cuya rotulación es 200, para obtener los finos (limo y arcilla) de nuestro suelo.

Fuente: Autor

Figura 5. Tamiz N°4

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Embudos Permite que la muestra no se pegue en el cuello del Picnómetro.

Fuente: Autor

Figura 6. Embudos

Termómetro Permite tomar la temperatura de la muestra.

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Figura 7. Termómetro

Pipeta Permite ser más precisos a la hora de llenar con agua el Picnómetro.

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Figura 8. Pipeta

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Papel Absorbente También conocido como papel toalla, es un tipo de papel que se utiliza en labores de secado y limpieza en este caso se utilizó para sacar las impurezas del picnómetro.

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Figura 9. Papel Absorbente

Probeta Es un instrumento volumétrico que consiste en un cilindro graduado de vidrio borosilicatado que permite contener líquidos y sirve para medir volúmenes de forma aproximada.

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Figura 10. Probeta

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Cucharon acero inoxidable A diferencia de las cucharas convencionales, las cucharas de acero inoxidable no presentan aberturas, muescas o fisuras en las que se puedan acumular restos. Mecanizado libre de poros mediante cordones de soldadura láser de alta calidad.

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Figura 11. Cucharon acero inoxidable

Muestra Como se ve en la imagen n°12, el suelo tiene una coloración café clara, compuesta principalmente por partículas finas o pequeñas pero con alta presencia de grumos del material de mayor tamaño. No se adhiere a lo dedos al aplicar presión dactilar. Además, no se percibió ningún olor determinante proveniente del suelo.

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Figura 12. Muestra

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6. MARCO TEÓRICO Realizar análisis de los suelos por medio de laboratorios es una herramienta fundamental para conocer e identificar las características y propiedades tanto físicas como químicas de un suelo más afondo, de esta manera se ha logrado obtener una gran clasificación de cada uno de ellos dependiendo sus características y para que nos puede utilizar. Es de gran ayuda tener claro cada uno de los conceptos que se utilizara en el presente laboratorio para así lograr tener un mejor análisis de cada procedimiento que se va a realizar y como En el presente laboratorio se utilizó un suelo fino y es muy importante conocer acerca de esta clase de material. 1 Los suelos finos están constituidos de partículas compuestas de fragmentos diminutos de roca, minerales y minerales de arcilla, con textura granular y en hojuelas. De acuerdo al sistema de clasificación unificado estas partículas tienen un tamaño inferior a 0.075 mm, que corresponden a la categoría del limo y la arcilla, por lo que toda fracción de suelo que pasa el tamiz Nro. 200 es considerado como suelo fino. Para saber la caracterización y el comportamiento de los finos sabiendo que el comportamiento del suelo varía a lo largo del tiempo, se realizan por medio de los límites de Atterberg.1 Otro concepto para tener claro es el significado de gravedad específica. La gravedad específica de un suelo se toma como el valor promedio para granos del suelo. Sien desarrollo de una discusión no se aclara adecuadamente a que gravedad específica se refieren algunos valores numéricos dados la magnitud de dichos valores pueden indicar el uso correcto pues la gravedad específica de los suelos es siempre bastante mayor a la gravedad específica volumétrica determinada incluyendo los vacíos de los suelos en el cálculo.2 del valor de la gravedad específica es necesario para calcular la relación de vacíos de un suelo se utiliza también en el análisis del hidrómetra y es útil para predecir el peso unitario del suelo. Ocasionalmente el valor de la gravedad específica puede utilizarse en la clasificación de los del suelo, algunos minerales de hierro tienen un valor de gravedad específica mayor que los provenientes de sílice. La gravedad específica de cualquier sustancia se define como el peso unitario del material en cuestión dividido por el peso C. Así, si se consideran solamente los granos unitarios del agua destilada a 4 del suelo se obtiene la gravedad específica Gs, como: 2 La misma forma de ecuación se utiliza para definir la gravedad específica del conjunto, la única diferencia en esa definición es el peso específico del material. La gravedad específica del material puede también calcularse utilizando cualquier relación de peso de la sustancia al peso del agua siempre y cuando se consideren volumen es iguales de material y sustancia. El volumen de peso conocido de partículas de suelo puede obtenerse utilizando un recipiente de volumen conocido y el principio de Arquímedes, según el cual un cuerpo sumergido dentro de una masa de agua desplaza un volumen de agua igual al del cuerpo sumergido. 2

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El recipiente de volumen conocido es el frasco volumétrico el cual mide un volumen patrón de agua destilada 20°C a temperaturas mayores, el volumen será ligeramente mayor; a temperaturas menores de 20°c el volumen será ligeramente menor. Como el cambio sufrido en el volumen es pequeño para desviaciones de temperaturas peque3as en el fluido, y además es relativamente fácil mantener la temperatura de ensayo cercana a los 20°c es posible aplicar una corrección aproximada de la temperatura para desviaciones peque3as detemperatura en los calculos del ensayo que permita una aproximación satisfacto ria sinnecesidad de recurrir a determinar experimentalmente el cambio en el contenido volumétrico del frasco con la temperatura. Alternativamente, se puede desarrollar una curva de calibración para cualquier frasco volumétrico dado de la siguiente forma: 2 Para este experimento se utiliza agua común en lugar de agua destilada, el error también en este caso es bastante pequeño. Es posible determinar el error introducido al usar agua común de la siguiente forma: se llena el frasco volumétrico hasta la marca, y se obtiene la temperatura y el peso si se resta de este dato el peso del frasco volumétrico vacío, es posible determinar la densidad del agua común y comparada con la densidad del agua y compararla con la densidad del agua destilada a la temperatura adecuada en tablas. 4ótese que si la temperatura no es exactamente 20°Ces necesario para determinar el volumen del frasco recurrir a una calibración como la que se Ha sugerido. Generalmente, si el error de densidad es menor que 0.001 puede ser despreciado.2 En este laboratorio también se busca encontrar el contenido de humedad que tiene un suelo para ello dejemos claro que es humedad y que es contenido de humedad, La humedad es una propiedad que describe el contenido de vapor de agua presente en un gas, el cual se puede expresar en términos de varias magnitudes. Algunas de ellas se pueden medir directamente y otras se pueden calcular a partir de magnitudes medidas. La selección de una magnitud de humedad depende de la aplicación. En meteorología la humedad se expresa con la temperatura de bulbo húmedo, en cambio en un cilindro de gas, el contenido de humedad se expresa con la temperatura de punto de rocío. En otras aplicaciones como cámaras de humedad o cuartos limpios se usa la humedad relativa. 3 El contenido de humedad es la relación que existe entre el peso de agua contenida en la muestra en estado natural y el peso de la muestra después de ser secada en el horno a una temperatura entre los 105°-110° C. Se expresa de forma de porcentaje, puede variar desde cero cuando está perfectamente seco hasta un máximo determinado que no necesariamente es el 100%. La importancia del contenido de agua que presenta un suelo representa, una de las características más importantes para explicar el comportamiento de este, por ejemplo, cambios de volumen, cohesión, estabilidad mecánica.3 Para la...