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UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO

CARRERA INGENIERIA CURSO

PROFESIONAL DE CIVIL :

LABORATORIO

GEOTECNIA ALUMNO: OTONIEL ARLNOLD PEÑA CHOQUE

INFORME: LIMITE DE CONTRACCION

CUSCO – PERU 2017

INDICE I.

PRESENTACION

II.

INTRODUCCION

III.

OBJETIVOS DEL INFORME

IV.

MARCO TEÓRICO

DE

UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

V. VI. VII. VIII. IX.

RECOLECCION DE DATOS CALCULOS Y RESULTADOS CONCLUSIONES OBSERVACIONCIONES Y RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFIA

I.

PRESENTACION

En el presente informe se detalla información relacionado con el ensayo de “LIMITE DE CONTRACCION” correspondiente al presente semestre académico del presente año. Así mismo este informe está desarrollado en función a lo captado de lo expuesto por el docente del área de Laboratorio de Geotecnia, que fue solamente teórica, recopilando definiciones de diversos textos y otras fuentes de información relacionados al tema, definiciones que nos ayudan a entender de mejor manera el amplio tema de la mecánica de suelos que es parte del curso.

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Este informe presentado analizara y desarrollara conceptos básicos, ilustraciones, procedimientos de campo y laboratorio, cálculos de resultado en gabinete, así también como toda información que sea necesaria para poder comprender de mejor manera sobre el Limite de Contracción, así mismo se detallaran los respectivos materiales y procedimientos en laboratorio este tipo de ensayo. Como alumno del curso de Laboratorio de Geotecnia cumplo con presentar este informe, esperando que cumpla con los requisitos necesarios básicos y de igual forma esperando que pueda ser de suma importancia y cumpla con las expectativas que el docente del curso esperaba.

II.

INTRODUCCION

Límite de contracción (Wc), es el contenido de agua por debajo del cual una reducción de agua no origina una disminución en el volumen de la masa del suelo. Los límites líquido y plástico pueden utilizarse para predecir la presencia potencial de problemas de suelos debido a su capacidad de cambio de volumen. Sin embargo, para obtener una indicación cuantitativa del cambio en contenido de agua que acompaña al cambio volumétrico, es necesario hacer un ensayo de límite de contracción.

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Un suelo húmedo se contrae por secado hasta que alcanza el contenido de agua igual al límite de contracción. En el siguiente ensayo vamos a determinar el límite de contracción que nos indica el cambio de humedad con su respectiva deducción de volumen por secado. Un suelo se contrae por secado hasta alcanzar el contenido de agua igual al límite de contracción. Lo ideal de un suelo es que el contenido de agua en el cual un suelo no cambia de volumen a pesar de que a este se lo seque o cambie de volumen. En el campo de la ingeniería civil hay que tener en cuenta el límite de contracción, ya que es posible que el hinchamiento o contracción de un suelo pueda hacer destruir una estructura. El método original de Atterberg para la determinación del límite de contracción de un suelo consistía en la realización de mediciones frecuentes de la longitud y peso de un mismo prisma, hasta que ya no se observara ninguna disminución de la longitud. Teniendo en cuenta que la gran mayoría de los suelos no presentan, prácticamente, disminución de volumen durante el proceso de secado abajo del límite de contracción, Terzaghi sugirió un método más simple de determinación, que esencialmente, consiste en medir el peso y el volumen de una muestra de suelo totalmente seca; en tal momento puede decirse que el límite de contracción sería la humedad de la muestra seca si tuviese sus vacíos llenos de agua. El fenómeno de contracción se produce por efecto de las fuerzas de tensión superficial que desarrollan las partículas al secarse. Partiendo de la definición de limite contracción y para una muestra de suelo saturado podemos decir, que una perdida de humedad de volumen, corresponde a una disminución de volumen de la muestra de modo que ΔVW=ΔV. Si la muestra sigue perdiendo humedad, llegará un momento en que el suelo, a pesar de la pérdida de humedad ya no se contraerá más.

III.

OBJETIVOS

OBJETIVOS GENERALES  Determinar el Límite de contracción del suelo mediante ensayo con el aparato Casagrande.  Analizar visualmente y manualmente las características físicas de la muestra.

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 Determinar el potencial expansivo que puede tener el suelo como una aplicación directa en la ingeniería civil.  Determinar el contenido de Humedad de la muestra de suelo. OBJETIVOS ESPECIFICOS  Obtener el limite de contracción de la muestra ensayada en laboratorio  Realizar correctamente el ensayo para obtener datos de límite de contracción, relación de contracción, la contracción volumétrica, y la contracción lineal.  Complementar el estudio de los estados de consistencia característicos que puede tener un suelo fino.  Conocer la manera apropiada para determinar el volumen inicial y final de la capsula de suelo y obtener el límite de contracción.  Interpretar los resultados obtenidos en la práctica de mecánica de suelos.

IV.

MARCO TEÓRICO

1. LIMITE DE CONTRACCION DE UN SUELO 1.1.

LIMITE DE CONTRACCION

El Límite de contracción (Wc), es el contenido de agua por debajo del cual una reducción de agua no origina una disminución en el volumen de la masa del suelo. Los límites líquido y plástico pueden utilizarse para predecir la presencia potencial de

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problemas de suelos debido a su capacidad de cambio de volumen. Sin embargo, para obtener una indicación cuantitativa del cambio en contenido de agua que acompaña al cambio volumétrico, es necesario hacer un ensayo de límite de contracción. Un suelo húmedo se contrae por secado hasta que alcanza el contenido de agua igual al límite de contracción. En el siguiente ensayo vamos a determinar el límite de contracción que nos indica el cambio de humedad con su respectiva deducción de volumen por secado. Un suelo se contrae por secado hasta alcanzar el contenido de agua igual al límite de contracción. Lo ideal de un suelo es que el contenido de agua en el cual un suelo no cambia de volumen a pesar de que a este se lo seque o cambie de volumen. En el campo de la ingeniería civil hay que tener en cuenta el límite de contracción, ya que es posible que el hinchamiento o contracción de un suelo pueda hacer destruir una estructura. El método original de Atterberg para la determinación del límite de contracción de un suelo consistía en la realización de mediciones frecuentes de la longitud y peso de un mismo prisma, hasta que ya no se observara ninguna disminución de la longitud. Teniendo en cuenta que la gran mayoría de los suelos no presentan, prácticamente, disminución de volumen durante el proceso de secado abajo del límite de contracción, Terzaghi sugirió un método más simple de determinación, que esencialmente, consiste en medir el peso y el volumen de una muestra de suelo totalmente seca; en tal momento puede decirse que el límite de contracción sería la humedad de la muestra seca si tuviese sus vacíos llenos de agua. El fenómeno de contracción se produce por efecto de las fuerzas de tensión superficial que desarrollan las partículas al secarse. Partiendo de la definición de limite contracción y para una muestra de suelo saturado podemos decir, que una perdida de humedad de volumen, corresponde a una disminución de volumen de la muestra de modo que ΔVW=ΔV. Si la muestra sigue perdiendo humedad, llegará un momento en que el suelo, a pesar de la pérdida de humedad ya no se contraerá más. 1.2.

DETERMINACION DEL LÍMITE DE CONTRACCION

El método original de Atterberg para la determinación del límite de contracción de un suelo consistía en la realización de mediciones frecuentes de la longitud y peso de un mismo prisma, hasta que ya no se observara ninguna disminución de la longitud. Teniendo en cuenta que la gran mayoría de los suelos no presenta, prácticamente, disminución de volumen durante el proceso de secado abajo del límite de contracción, Terzaghi sugirió un método más simple de determinación, que esencialmente consiste en medir el peso y el volumen de una muestra de suelo totalmente seca; en tal momento puede decirse que el límite de contracción seria la humedad de la muestra seca si tuviese sus vacíos llenos de agua. De esta idea puede deducirse. Método de Terzaghi para la determinación del volumen de una muestra de suelo. Un recipiente de de vidrio o Lucita se llena de mercurio hasta derramarse y se enrasa

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cuidadosamente, cubriéndolo con una placa del mismo material, provista de tres patas. A continuación se coloca el recipiente en otro mayor; la muestra seca se deposita sobre la superficie del mercurio y se sumerge presionándola con las patas de la placa, hasta que dicha placa vuelva a quedar bien ajustada sumergida. La cantidad de mercurio desplazada se recoge y se pesa, calculando así su volumen, si se conoce el peso especifico del mercurio, que para fines prácticos puede tomarse como 13.56. en la determinación del límite del Límite de Contracción según Terzaghi, es preciso determinar el peso especifico relativo de los sólidos de la muestra por medio de una prueba independiente. Relación de contracción (Rc) Es el cociente entre el peso de las partículas sólidas y el volumen de la pastilla del suelo seco. Contracción volumétrica (Vs) Relación expresada en porcentaje entre el volumen contraído y el volumen original de un suelo. Contracción lineal (Ls) Es el decrecimiento en una dimensión de un suelo, expresado en porcentaje respecto a la dimensión original, cuando el contenido de agua se ha reducido desde un valor dado hasta su límite de contracción. 2.- NORMAS DE REFERENCIA AASHTO T 92 – 97 (2001) ASTM D 427 – 98

V.

EQUIPOS Y MATERIALES

Vasijas de evaporación– De porcelana, de 115 mm y de 150 mm de diámetro aproximadamente. Espátula– De 76 mm de longitud y 20 mm de ancho. Recipiente para contracción– De porcelana o de metal Monel (aleación de níquel y cobre) con una base plana y de 45 mm de diámetro y 12.7mm de altura.

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Regla de metal– de 100 mm o más de longitud. Recipiente de vidrio– de 50 mm de diámetro y 25 mm de altura, con bordes lisos y nivelados. Placa de vidrio– Con tres patas metálicas salientes para sumergir la muestra de suelo en mercurio. Probeta– Con capacidad de 25 ml y graduada cada 0.2 ml. Balanza– Con sensibilidad de 0.1 g. Mercurio– Suficiente para llenar el recipiente de vidrio, hasta que rebose. Horno– termostáticamente controlado y que pueda conservar temperaturas constantes y uniformes hasta 110° ± 5° C, para secar la muestra. Guantes de asbesto y de caucho. MUESTRA Se toma una muestra que pese aproximadamente 30 g, de una porción de material completamente mezclado, que pase el tamiz de 0.425 mm (No.40), de acuerdo con los métodos descritos en la norma.

VI.

PROCEDIMEINTO

 La muestra se coloca en la vasija de evaporación y se mezcla completamente con agua suficiente para llenar completamente los vacíos del suelo y para hacerla lo suficientemente pastosa, de manera que sea fácilmente manejable en la cápsula, evitando la formación de burbujas de aire.  El interior del recipiente para contracción se reviste con una capa delgada de vaselina o cualquier grasa pesada, para evitar la adhesión del suelo al recipiente.

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 Se coloca una cantidad de suelo húmedo igual o cercana a la tercera parte del volumen del recipiente de contracción en el centro de éste y se fuerza para que fluya hacia los bordes golpeándolo suavemente sobre una superficie firme y acolchonada por varias hojas de papel secante o un material similar. A continuación, se agrega una cantidad de suelo aproximadamente igual a la primera porción y se golpea el recipiente hasta que el suelo esté completamente compactado y todo el aire incluido haya sido expulsado. Se agrega más suelo y se continúan los golpes del recipiente hasta que éste se llene completamente y rebose por los lados. El exceso de suelo se quita con la regla metálica y el suelo adherido a la superficie externa del recipiente deberá ser limpiado.  Cuando se haya llenado el recipiente, se enrasa, se limpia, y se pesa inmediatamente, se anota como masa del recipiente y del suelo húmedo (W1).La masa de suelo se deja secar en el aire, a temperatura ambiente, hasta que el color de la misma cambie de oscuro a claro. Luego, ésta será secada en el horno a temperatura de 110° ± 5° C, hasta alcanzar masa constante; se pesará anotándose como masa del recipiente y del suelo seco (W2).Muestras que contengan materia orgánica o cuya constitución pueda alterarse a la temperatura especificada, se secarán a 60° C.  La capacidad del recipiente de contracción, en cm³, la cual es también el volumen de la masa de suelo húmedo, se determinará llenando el recipiente con mercurio hasta rebosar eliminando el exceso, haciendo presión con la placa de vidrio sobre la parte superior del recipiente, y midiendo el volumen de mercurio retenido en éste, con la probeta graduada. Se anotará como volumen de la masa de suelo húmedo (V).Alternativamente, el volumen del recipiente se puede determinar pesando el mercurio retenido en el recipiente con aproximación a 0.1 g y se calcula el volumen en cm³ empleando la fórmula V = M / D, donde M es la masa de mercurio desplazada, en gramos, y D = 13.5 g/cm³ (densidad del mercurio). Este volumen debe registrarse como el volumen de la pastilla de suelo húmedo, V.  El volumen de la masa de suelo seco se determina de la siguiente manera:  El recipiente de vidrio se llena de mercurio hasta rebosar y el exceso de mercurio deberá removerse presionando firmemente la placa de vidrio con tres salientes sobre la parte superior del recipiente.  Cualquier porción de mercurio que se derrame, la cual puede quedar adherida a la parte externa del recipiente se deberá limpiar cuidadosamente. El recipiente lleno de mercurio se coloca en la vasija de evaporación y la pastilla de suelo seco se coloca sobre la superficie del mercurio. Esta será forzada cuidadosamente para sumergirla en el mercurio por medio de la placa de vidrio con las tres salientes (Figura1), presionándola firmemente sobre el recipiente.  Es esencial que no quede aire atrapado bajo la probeta de suelo. El volumen de mercurio que sea desplazado se mide en la probeta graduada y se anota como el volumen de suelo seco (Vo) o, alternativamente, determinando la masa de Mercurio con aproximación a 0.1 g y calculando el volumen en cm³, usando la fórmula V = M/D, donde M es la masa de mercurio desplazada, en gramos, y D = 13.5 g/cm³ (densidad del mercurio).

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 Después de ser limpiado, se pesa el recipiente de contracción y se anotará sumasa (W3).

Figura 1. Aparato para determinar la contracción volumétrica

CÁLCULO DEL CONTENIDO DE AGUA El contenido de agua del suelo en el momento en que éste fue colocado en el recipiente, expresado como un porcentaje del peso seco del suelo, se calculará de la siguiente forma:

Dónde: W = contenido de agua del suelo (%), W1= masa de suelo húmedo y el recipiente (g), W2= masa de suelo seco y el recipiente (g), y W3= masa del recipiente (g). CÁLCULO DEL LÍMITE DE CONTRACCIÓN El límite de contracción de un suelo se define como el contenido máximo de agua, por debajo del cual una reducción de la cantidad de agua, no causa una disminución de volumen de la muestra de suelo, pero al cual un aumento en el contenido de agua sí produce un aumento en el volumen de la masa de suelo. El límite de contracción (LC) se calcula de los datos obtenidos en la determinación de la contracción volumétrica, así:

Dónde: LC = límite de contracción (%),

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w = contenido de agua (%), V = volumen de la pastilla de suelo húmedo (cm³), Vo = volumen de la pastilla de suelo secada al horno (cm³), Wo = masa de la pastilla de suelo seco (Wo = W2 -W3) (g), y w g = masa unitaria del agua (g/cm³) (aproximadamente 1.0 g/cm³ .

VII. CALCULOS Y RESULTADOS DATOS: W1 = 6.55 g

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W2 = 35.97 g W3 = 26.07 g W W =W 2−W 3 W W =35.97−26.07

W W =9.9 g W s =W 3−W 1

W s =26.07−6.55 W s =19.52 g

W ( % )=

W 2−W 3 ∗100 W 3−W 1

W ( % )=

35.97−26.07 ∗100 26.07−6.55

W ( % )=50.71 %

Wcapsula = 179.19 g Wcapsula + mercurio = 381.32 g

W mercurio =W capsula+ mercurio −W capsula W mercurio=381.32−179.19

W mercurio =202.13 g

Vi = 16.85 g W = 202.13 g ɣHG = 13.56 g/cm3 Wf =

W γ HG

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202.13 13.56 W f =14.91 cm 3 Wf =

LIMITE DE CONTRACCIÓN ( V −V f ) ¿ γ w ∗100 W C=W i− i Ws ( 16.85 −14.91 ) ∗100 W C=50.71− 19.52 W C =40.77 RELACIÓN DE CONTRACCIÓN γ w∗¿V W RC = ¿ S f

RC =

19.52 1∗14.91

RC =1.31

CONTRACCION VOLUMETRICA V c =(W i−W c )¿ R c V c = (50.71− 40.77 )∗1.31 V c =13.02 CONTRACCION LINEAL 100 Ls=100 1− 3 V c +100

( √

)

( √ 13.02100+100 )

Ls=100 1−

3

Ls=4.00

VIII. CONCLUSIONES 1. El límite de contracción es el limite de frontera entre los estados de consistencia solido y semisólido en el cual el suelo a pesar de seguir perdiendo humedad ya no disminuye de volumen.

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2. El límite de contracción se manifiesta visualmente por un característico cambio de tono oscuro a más claro que el suelo presenta en su proximidad, al irse secando gradualmente. 3. Podemos decir que los límites de Atterberg no son otra cosa más que los contenidos característicos de agua que se encuentran para suelos de partículas finas. 4. Determinar el límite de contracción de un suelo tiene una aplicación más directa en la ingeniería civil ya que nos permite predecir el potencial expansivo del suelo y poder corregir posibles daños a las estructuras. 5. Podemos decir que el límite de contracción es el decremento de una dimensión de suelo, expresado en porcentajes respecto a la dimensión que tenía originalmente. 6. En este método de determinación del límite de contracción no es necesario conocer el peso específico de los sólidos del suelo, e inclusive este puede evaluarse a partir de las cantidades medidas. 7. Podemos concluir que en las obras civiles suelos con alto potencial expansivo son muy peligrosos para la estabilidad de una estructura por lo que es importante tomar precauciones. 8. Conocer los valores de los límites de los estados de consistencia de un suelo es un medio muy claro para formarse una idea aproximada de las características generales de un suelo fino. 9. Para poder obtener de la manera más precisa posible los valores de los limites de consistencia es necesario tener mucha precaución al obtener una muestra representativa del suelo producto del análisis.

IX.

BIBLIOGRAFIA

 HOBBS, B., MEANS, W. &...