Prácticas de Mecánica de Suelos y Rocas.

See discussions, stats, and author profiles for this publication at: http://www.researchgate.net/publication/258857638 MECÁNICA DE SUELOS Y ROCAS: Prácticas y Ensayos BOOK · JANUARY 2004 DOWNLOADS VIEWS 1,003 354 4 AUTHORS: José Chacón C. Irigaray University of Granada University of Granada 138 PUBLICATIONS 604 CITATIONS 89 PUBLICATIONS 523 CITATIONS SEE PROFILE SEE PROFILE R. El Hamdouni Francisco Lamas University of Granada University of Granada 43 PUBLICATIONS 394 CITATIONS 14 PUBLICATIONS 77 CITATIONS SEE PROFILE SEE PROFILE Available from: José Chacón Retrieved on: 29 June 2015 MECÁNICA DE SUELOS Y ROCAS Prácticas y Ensayos Autores: José Chacón Montero Clemente Irigaray Fernández Francisco Lamas Fernández Rachid El Hamdouni Jenoui ÁREA DE INGENIERÍA DEL TERRENO Departamento de Ingeniería Civil ETS Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos Facultad de Ciencias-ETS Arquitectura. Universidad de Granada 2004 PRÓLOGO Desde 1989 el Area de Ingeniería del Terreno de la Universidad de Granada ha venido proporcionando los protocolos para la realización de prácticas y ensayos de mecánica de suelos a los alumnos de las asignaturas que requieren tales contenidos. Las asignaturas interesadas son: ETS Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos: Mecánica de Suelos y Rocas (2º, troncal) y Métodos Avanzados de Reconocimiento de Terrenos (2º, optativa). ETS Arquitectura: Mecánica del Suelo (4º, troncal). Facultad de Ciencias: Geología Aplicada a Ingeniería (5º, optativa). Igualmente pueden ser de utilidad para los profesionales y estudiosos de la materia en otros ámbitos como pueden ser las ciencias del suelo, la ingeniería práctica y los técnicos de la construcción civil y arquitectónica. La presente edición expresa el esfuerzo de los autores por mantener un temario actualizado y de utilidad para el desarrollo de las enseñanzas prácticas de las citas asignaturas en los Laboratorios del Área de Ingeniería del Terreno en la ETS de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, y en la Facultad de Ciencias, de manera que puedan seguir la enseñazas y complementar los formularios de datos de las normas técnicas respectivas. Generalmente encontrarán, además, en el manual, temas que no se incluyen en las asignaturas, por falta de tiempo, pero que seguro les aportará una formación adicional de interés práctico en el ejercicio profesional. José Chacón Montero Catedrático del Área de Ingeniería del Terreno Departamento de Ingeniería Civil Universidad de Granada Granada 15 de Octubre de 2004 Universidad de Granada. Fuentenueva s/n. Facultad de Ciencias Avda. Área de Ingeniería del Terreno. Legal: GR-0000-04 Imprime: Servicio Reprografía.B. Universidad de Granada Rachid El Hamdouni Jenoui Doctor en Ciencias Geológicas Profesor Ayudante Doctor.N.: 84-931445-4-1 Dep. Universidad de Granada Clemente Irigaray Fernández Doctor en Ciencias Geológicas Profesor Titular del Área de Ingeniería del Terreno. 18071 Granada (Spain) . Área Ingeniería del Terreno. Departamento de Ingeniería Civil Universidad de Granada I.AUTORES José Chacón Montero Doctor en Ciencias Geológicas Catedrático del Área de Ingeniería del Terreno. Universidad de Granada Francisco Lamas Fernández Doctor en Ciencias Químicas Profesor Asociado.S. .................................................................................93 Capítulo XIV: ENSAYO DE COMPRESION SIMPLE .....................................1 Capítulo II: PREPARACION DE LAS MUESTRAS REMOLDEADAS PARA LOS DISTINTOS ENSAYOS........................................................................................................................................25 Capítulo VII: PLASTICIDAD Y LIMITES DE CONSISTENCIA..........................................105 Capítulo XVI: ENSAYO DE COMPRESION TRIAXIAL ...................................................................................................5 Capítulo III: DETERMINATION DE LA HUMEDAD DE UN SUELO ..................61 Capítulo XI: DETERMINACION DE LA PERMEABILIDAD DE SUELOS GRANULARES (PERMEAMETRO DE CARGA CONSTANTE).....115 Capítulo XVII: COMPACTACION DE UN SUELO: ENSAYO PROCTOR ..83 Capítulo XIII: DETERMINACION DE LA PRESION DE HINCHAMIENTO DE LOS SUELOS EXPANSIVOS POR EL METODO DEL EDOMETRO .................15 Capítulo VI: ANALISIS GRANULOMETRICO................................159 Capítulo XX: ENSAYO DE CARGA PUNTUAL ......................... 135 Capítulo XVIII: ENSAYO C..................................145 Capítulo XIX: ENSAYO SEQUEDAD-HUMEDAD-DESMORONAMIENTO ..............................................................................................................................INDICE DE CONTENIDOS Capítulo I: GENERALIDADES .......73 Capítulo XII: ENSAYO EDOMETRICO O DE CONSOLIDACION...................39 Capítulo VIII: DETERMINACION DEL EQUIVALENTE DE ARENA ................R ............53 Capítulo X: CLASIFICACION DE SUELOS PARA USOS INGENIERILES ............97 Capítulo XV: ENSAYO DE CORTE DIRECTO ...............11 Capítulo V: DENSIDAD RELATIVA DE SUELOS SIN COHESION........................49 Capítulo IX: ENSAYO DEL AZUL DE METILENO .....163 .....................B..........................7 Capítulo IV: DETERMINACION DEL PESO ESPECIFICO DE LAS PARTICULAS SÓLIDAS DE UN SUELO........................................................ .................................Capítulo XXI: DETERMINACION DE LA DENSIDAD DE UN SUELO “IN SITU” POR EL METODO DE LA ARENA ...................................................233 ....207 Capítulo XXVI: UN METODO RAPIDO PARA CONTROL DE LA COMPACTACION DE CAMPO EN TERRAPLENES DE SUELO COHESIVO..................................................... METODO DE LOS ISOTOPOS RADIOACTIVOS ................................. 223 Anexo II: NORMAS DEL DIAMETRO DE LAS PARTICULAS PARA LA CLASIFICACION DEL SUELO PARA PROPOSITOS INGENIERILES .................................................. 225 Anexo III: CARACTERISTICAS RELATIVAS DE LOS MATERIALES.....177 Capítulo XXIII: ENSAYOS DE PENETRACION DINAMICO Y ESTATICO .......................................................................................................215 ANEXOS Anexo I: FACTORES DE CONVERSION ..227 Anexo IV: CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION.......................187 Capítulo XXIV: ENSAYO ESCISIOMETRICO ............229 BIOBLIOGRAFIA ...........................................................................................................................................................................169 Capítulo XXII: DENSIDAD Y HUMEDAD DE SUELOS “IN SITU”............................................199 Capítulo XXV: SISMICA DE REFRACCION ............................. n Grado de saturación. Se denomina fase a una parte del suelo que es químicamente y físicamente diferente de las otras partes. . Los huecos pueden estar llenos de aire y/o de agua.1 Capítulo I GENERALIDADES Se puede considerar el suelo como un armazón de partículas sólidas que delimitan huecos o poros. 1): Porosidad. Se dice que un suelo está seco. . si los huecos contienen aire y agua. h: h(%)= Pa 100 Ps . n: n= Vv Vt e= Vv Vs Índice de poros.Gas (generalmente aire). e: Entre ambos coeficientes existen las siguientes relaciones: e n n= e= 1+ e 1.Líquido (generalmente agua). en masa y en volumen. y parcialmente saturado. se utilizan los siguientes términos en relación con los diagramas de las fases del suelo (fig. el suelo es un sistema multifase consistente en: . en mecánica del suelo. Generalmente. si los huecos están llenos de aire. saturado. Es particularmente interesante conocer las proporciones. si los huecos están llenos de agua.Sólidos (partículas minerales y materia orgánica). de las fases del suelo. Así pues. S: S= Va Vv Humedad. Vs: Volumen de sólidos. P0: Peso de un volumen de agua igual al de sólidos a 4º C. d: d= M s + M a γ + Se = da 1+ e Vt Densidad saturada.2 Peso específico. Pa: Peso de agua. . consideraremos la densidad del agua igual a 1 t/m3. que la masa en Kg es igual al peso en Kp. da: Densidad del agua. Por ello. consideraremos siempre que el valor de la aceleración de la gravedad g es constante y. Ms: Masa de sólidos. muchas veces utilizaremos los términos masa y peso indistintamente con el mismo sentido. Vt: Volumen total. ds: ds = γ 1+ e da Densidad sumergida. para cualquier temperatura. d': d′= γ -1 1+ e da donde: Vv: Volumen de huecos. por tanto. Igualmente. Ps: Peso de sólidos. dsat: d sat = γ +e 1+ e da Densidad seca. (= 1 t/m3 a 4º C). Con el grado de precisión que se requiere en Geotecnia y las unidades que empleamos aquí. γ: γ = Ps P0 Densidad aparente. a menos que se diga lo contrario. Va: Volumen de agua. Ma: Masa de agua. Se han indicado ya algunas de las relaciones que permiten calcular el valor de unas constantes en función de otras. Diagrama de fases del suelo Muestra de suelo Huecos Aire Agua Sólidos Total Densidad aparente SECO S=0 Volume Peso n e 1 γ 1+e γ γ ds = 1+ e ESTADO SUBSATURADO SATURADO 0<S<1 S=1 Volume Peso Volumen Peso n e-Se Se Se e e 1 1 γ γ 1+e 1+e γ+Se γ+e γ + Se γ +e d= 1+ e dsat = SUMERGIDO Volume n e 1 1+e 1+ e Tabla. Relaciones de volumen y peso para una unidad de suelo. d' = Peso γ-1 γ-1 γ −1 1+ e .1. En todas ellas se supone que el peso específico del agua es igual a 1.3 Relaciones entre las diversas magnitudes definidas.1. En la tabla 1.1. Fig. 1.2 se dan estas relaciones de forma más completa. S Se h Se h(1+ e) ds d s(1+ h) γ d.2.1)n * n * γ (1. la relación escrita en él solo es válida para suelos saturados. h ds 1.d s h ds.d s * ds n 1.( γ .d ds.n e d s (1+ e) - - - - n * d -n d 1 1+ . e * * +h - * - d s (1+ e) d * 1. La humedad está expresada en tanto por uno.n) n* h h. n ds 1. . e d(1+ e) .e * d- ds+ n ds+ e * 1+ e h.n ds.1) γ -d * d -1 γ γ. NOTA: Cuando el cuadro correspondiente tiene un asterisco (*). d - d -1 * 1 1- ds γ )* h e 1 1* ds γ γ -ds γ -d - ds * γ (d .4 DATOS INCOGNITA γ ds d γ. n n * h(1. n d -n * 1.1) 1+ h d.d s h - n d -ds * 1+ d .d h n 1.n - 1 * 1 d(1+ ) . ds - - d s+(1- γ. Relaciones entre las diversas magnitudes definidas. S - ds.n) γ .n γ γ + Se Se 1+ e 1+ e γ - - - 1 - 1 γ γ. h d n * e * 1+ e γh * -1 dsh * 1. e.n - - Tabla 1. n - γ.h(d .1 e 1+ h * h Se 1+ h h 1+ e * - - n 1. h γ (1+ h) * 1+ γh - γ (1. d ds d s + 1.n d -n* d.n) n 1. e. Si la muestra es apropiada. Desmenuzar el material deshaciendo los terrones por medio del mortero o maza de goma. se toman dos situadas en cuadrantes opuestos. iguales. 2. Pala o paleta para manejar el material. Mortero con manilla.5 m. Ejecución del cuarteo 1. convenientemente homogeneizada por partes. y dos barras de 2. Para hacer la división. PROCEDIMIENTO 1. Una lona de 2 x 2 m. Nº10 y Nº40. . Después se meten entre la lona y el suelo dos barras perpendiculares entre sí. Un cuarteador para áridos gruesos y otro para finos. repetir la operación en una de ellas. Nº4. Secar la muestra al aire colocándola extendida. 2. 4. 2. cruzándose por el centro de la muestra. Balanza de unos 10 Kg de capacidad de carga y 1 g de sensibilidad. De las cuatro partes. o bien se utiliza un aparato de cuarteo o bien se dispone la muestra extendida sobre la lona. y así sucesivamente hasta obtener la cantidad que se necesite. 2. se trabaja sobre una mesa operando con una paleta o espátula. de forma que sea representativa del conjunto. 3. El secado en estufa de las muestras no debe hacerse porque altera el resultado de algunas pruebas. que tenga goma en su parte inferior y un mazo de goma. Tamices ASTM 3/4". Dividir la muestra en dos partes iguales. APARATOS Y MATERIAL NECESARIOS 1. Preparación de la muestra antes del cuarteo 1. 5.5 Capítulo II PREPARACION DE LAS MUESTRAS REMOLDEADAS PARA LOS DISTINTOS ENSAYOS Esta práctica describe la manera de obtener la cantidad de muestra necesaria para los distintos ensayos. . (g) 2 mm (Nº10) 100-200 4. Secar la muestra en el horno (110± 5ºC) durante 24 horas. Tamiz que retiene más del 10% de la muestra. MUESTRA Se toma una muestra representativa de acuerdo con la tabla 3.1. Tomar la muestra adecuada. .7 Capitulo III DETERMINACION DE LA HUMEDAD DE UN SUELO Se define la humedad de un suelo como la relación (expresada en porcentaje) del peso del agua en la muestra con respecto al peso de sólidos en la muestra. 2.75 mm (Nº4) 300-500 19 mm 500-1000 38 mm 500-3000 76 mm 5000-10000 Tabla 3. Peso mínimo de la muestra para la determinación de la humedad PROCEDIMIENTO 1.1. h(%) = Pa 100 Ps donde: h: humedad Pa: peso del agua en la muestra Ps: peso de sólidos en la muestra. Peso mínimo de la muestra. P2 CALCULOS Peso del agua.Pt Humedad. P1 Peso de la tara + suelo seco. Ps: Ps = P2 . Pa: Pa = P1 .8 DATOS Peso de la tara.P2 Peso de sólidos. Pt Peso de la tara + suelo húmedo. h: h(%)= Pa 100 Ps . .. DPTO............................................. Pt (g) Peso de tara + suelo húmedo..9 LABORATORIO DE MECANICA DEL SUELO AREA DE INGENIERIA DEL TERRENO.............. DE INGENIERIA CIVIL DETERMINACION DE LA HUMEDAD DEL SUELO Muestra Nº: ........................................................... Fecha:... Localidad Nº: ............................. Determinación Nº: Referencia tara Peso de tara.................. P1 (g) Peso de tara + suelo seco......................... Pw (g) Peso del suelo seco.. Descripción de la muestra: ........................................................................................ Proyecto Nº: . Ensayado por: ................................................. hi (%) Humedad del suelo........................ h (%) = (Σhi)/N 1 2 3 ..... Cota: ................................................................. P2 (g) Peso del agua....... Sondeo Nº: .. Ps (g) Humedad.................................................. . Picnómetro P pa ( T x ) = d a( T x ) d a( T i ) [P pa ( T )-P p ]+ P p i donde: Ppa(Tx): peso del picnómetro lleno de agua a la temperatura Tx Ppa(Ti): peso del picnómetro lleno de agua a la temperatura del ensayo Ti. El valor de Ppa a cualquier temperatura deseada Tx. se puede calcular por el calibrado del picnómetro: 1. En esta práctica se determina el peso específico de las partículas sólidas de un suelo utilizando el picnómetro. Ti. Se pesa el picnómetro limpio y seco. da(Ti): densidad del agua a la temperatura del ensayo Ti.11 Capítulo IV DETERMINACION DEL PESO ESPECÍFICO DE LAS PARTICULAS SOLIDAS DE UN SUELO En general. 3. 2. 4. siendo función de la temperatura del agua (para el mismo volumen de agua). Ppa.1) con capacidad de 500 ml. 4.1. CALIBRADO DEL PICNOMETRO Un parámetro requerido para el cálculo del peso específico de las partículas sólidas es el peso del picnómetro cuando está lleno de agua. Ppa. El valor de Ppa se puede calcular para cualquier otra temperatura de la ecuación: Fig. Pp. Si parte del suelo es agregado grueso (partículas mayores al tamiz Nº4) se utiliza un método alternativo. 4. Se llena el picnómetro con agua destilada y se pesa. el término peso específico se define como la relación del peso de un volumen de material dado al peso de un volumen igual de agua a 4ºC. El valor de Ppa no es constante. . da(Tx): densidad del agua a la temperatura Tx. APARATOS Se utiliza un picnómetro (fig. Se mide la temperatura del agua. 9970770 0.9965451 0. el peso de sólidos Ps se obtiene secando la muestra al horno.9984347 1.9983 28 0.9978019 0.9986 27 0.12 Las densidades del agua requeridas se obtienen de la tabla 4.9989 26 0.9962652 0. Colocar la muestra en el picnómetro.9993 24 0. PREPARACION DE LA MUESTRA El suelo utilizado puede tener su humedad natural o estar seco al horno.9991 25 0.9986244 1. Rellenar el picnómetro con agua destilada y determinar el peso del picnómetro con su contenido Ppas y la temperatura del contenido Tx.0004 19 0. El peso de muestra será aproximadamente de 100 g.1.9973286 0.9968156 0.9956780 0.9980 29 0.9980233 0. Expulsar el aire que haya podido quedar alojado en los poros de las partículas del suelo mediante una bomba de vacío o bien hirviendo durante algunos minutos. .0002 20 0. Densidad del agua y factor de corrección K para diferentes temperaturas. 2. Temperatura (ºC) Densidad del agua (g/cm3) Factor de corrección K 18 0.9977 30 0.9996 23 0. Añadir agua destilada hasta llenar 3/4 partes de su volumen.9998 22 0.9975702 0. Si la muestra contiene su humedad natural.0000 21 0. 3.9974 Tabla 4.9982343 1. PROCEDIMIENTO 1.1.9959761 0. Ppa (g). K: factor de corrección para tener el peso específico basado en el agua a 20ºC. Peso del picnómetro más agua. Pp (g). Determinación del peso específico de las partículas sólidas: Peso del picnómetro más agua y suelo. Ppa(Tx): peso del picnómetro lleno de agua a la temperatura Tx (g). CALCULOS El peso específico del suelo se obtiene de la ecuación: γ= K Ps P s + P pa ( T x ). El valor de K se determina de la tabla 4. Temperatura del contenido del picnómetro cuando se determina Ppas. . Ppas (g). Ps: peso de la muestra seca al horno (g).1. Ti (ºC).13 DATOS 1. Calibrado del picnómetro: Peso del picnómetro. Temperatura del agua. Tx (ºC). 2.P pas donde: γ : peso específico de las partículas sólidas. Ppas: peso del picnómetro más agua y suelo (a Tx) (g). Tx : temperatura del contenido del picnómetro cuando se calcula Ppas (ºC). ........ Ensayado por: ............................................ Ppa(Ti) ......P pas 2 ......................................................................... 1.................... Peso del picnómetro + agua................ DPTO.............................................. Pp...................... DE INGENIERIA CIVIL DETERMINACION DEL PESO ESPECÍFICO DE LAS PARTICULAS SOLIDAS Muestra Nº: .... Ti......... Proyecto Nº: ....................... Determinación del peso específico: Determinación Nº 1 Peso del picnómetro + suelo + agua Ppas (g) Temperatura Tx (ºC) Peso del picnómetro + agua a Tx Ppa(Tx): (g) Ps (g) Peso de sólidos K Factor de corrección γ= K Ps Ps + P pa( T x )........... Calibrado del picnómetro: Peso del picnómetro limpio y seco......................... Localidad: ............... 2....................................................... Cota: ........................ Fecha:........... Descripción de la muestra: ......14 LABORATORIO DE MECANICA DEL SUELO AREA DE INGENIERIA DEL TERRENO................................................. Temperatura observada en el agua............... Sondeo Nº: ............................................................. .1. MUESTRA El peso necesario de muestra se determina por el tamaño de la partícula máxima según se da en la tabla 5. Mesa vibradora. Fig.15 Capítulo V DENSIDAD RELATIVA DE SUELOS SIN COHESION La densidad relativa se define como el estado de compactación de un suelo respecto a los estados más suelto y más compacto en que puede colocarse por los procedimientos de laboratorio.1). en tanto por ciento. APARATOS La mesa vibradora (fig.1. de la diferencia entre el índice de huecos en su estado más suelto y el índice de huecos del suelo "in situ". 5. 5. Se expresa como una relación. a la diferencia entre los índices de huecos en los estados más suelto y compacto. Colóquese la barra de calibrado atravesada sobre los soportes guía. Determínese el peso y temperatura del agua del interior de la medida y calcúlese el volumen de agua. 1. Tamaño de partícula máxima y peso de muestra necesaria CALIBRADO DE LA MEDIDA Se puede realizar por medida directa o por volumen de agua. Embudo de 1.0028 litros para la medida de 2. Obtener tres lecturas en el dial y repetir este procedimiento en el lado opuesto del soporte del manómetro. Volumen con agua.8 2. 3.2 cm del borde de la misma. Con un micrómetro se mide el espesor de la barra de calibrado en un punto situado a 2. El extremo medido de la barra deberá estar enrasado con el borde exterior del soporte guía de la medida. Altura de la muestra con dial cero. aproximadamente a 1. Se determina el volumen de la medida por medida directa (radio y altura). Paleta Paleta Embudo de 2. Muestra necesaria (kg).5 cm de uno de los extremos.1. Insertar el soporte del medidor en el soporte guía con la barra del medidor apoyada en la parte superior de la barra de calibrado y en el eje de los soportes guía. El soporte del medidor se colocará de tal modo que estén alineadas las marcas de referencia de los soportes guía y del soporte del medidor.028 litros para la medida de 14 litros. Volumen por medición directa.5 cm.16 Tamaño máximo de las partículas (mm). Se llena la medida con agua hasta que se forme el menisco en la parte superior de la misma.8 litros y con una aproximación de 0. El resultado obtenido será dividido por la altura interior media obtenida para obtener la constante de volumen. Dispositivo de llenado en el ensayo de densidad mínima.8 2.8 2.8 Tabla 5. 2. Medir el espesor de la plataforma de sobrecarga en cuatro puntos igualmente espaciados.25 cm. . Tamaño de la medida (litros) 75 37 18 9 5 45 11 11 11 11 Pala o paleta. Con las anteriores medidas se calcula la "altura de la muestra con dial cero" (ver más adelante hoja de calibrado). El volumen se anotará con una aproximación de 0. 14 2. Marcar el extremo medido. La densidad mínima corresponde al índice de huecos máximo. Para ambos tipos de suelos se continúa: 3. El suelo debe deslizar en vez de caer sobre el material previamente colocado.5 cm por encima del borde superior. 2. 4. Al mismo tiempo se mueve el dispositivo de llenado en forma de espiral desde la parte exterior hacia el centro de la medida para formar una capa de suelo de espesor uniforme y sin disgregación. Con tales suelos es necesario usar los dedos. . Es la densidad relativa cero o nula. Pesar la medida con y sin suelo. coger con la mano las partículas grandes para evitar que caigan de la paleta. Cuando se retiran partículas mayores de 3/8 de pulgada (0. Llenar la medida unos 2.5 cm por encima del borde superior. usando el embudo de llenado. Colocar el suelo mediante una paleta grande (o pala) sujeta lo más cerca posible del suelo. Durante el llenado y nivelado. Llenar la medida unos 2. Retirar el exceso de suelo que sobresale de la parte superior de la medida mediante una pasada continua con una regla metálica. deberá compensarse los grandes huecos por debajo de la parte superior que quedan al retirar los tamaños más grandes. Se elige el dispositivo de llenado y la medida de acuerdo con el tamaño de la partícula máxima (tabla 5. debe tenerse mucho cuidado para que no vibre la medida. Si no se ha quitado todo el exceso de material. realizar otra nueva pasada.17 PROCEDIMIENTO 1. Densidad mínima. además de la regla. Para suelos que contienen partículas mayores de 3/8 de pulgada (0. para nivelar la superficie.8 cm) de tamaño máximo o menores. 1. Si es necesario. 2. manteniendo un chorro constante de llenado y una altura de caída de unos 2.9 cm).5 cm. Colocar el suelo en la medida de la forma más suelta posible. Para suelos que contienen partículas de 3/4 de pulgada (1. Utilizar un material secado en estufa.1). 1.9 cm). Si se añade agua al suelo seco. quitar cualquier agua que aparezca sobre la superficie del suelo. 5. 1. Método seco. Colocar los soportes guía y apretar las varillas de amarre. Quitar el peso de la sobrecarga y los soportes guía y hacer las lecturas del manómetro en los dos lados opuestos de la plataforma de sobrecarga. Esta densidad se puede realizar con el suelo seco o con el suelo húmedo (métodos seco y húmedo). Durante el llenado y justo después de la medida. Pesar la medida con y sin suelo. Llenar la medida con suelo seco mediante el procedimiento señalado anteriormente. 2. Se monta el aparato y se vibra la muestra durante ocho minutos con la máxima amplitud de vibración. 4. sobre suelo húmedo. debe permitirse un período de empapado de media hora.18 2. Acoplar la medida a la mesa vibrante y se llena despacio con suelo húmedo mediante una paleta o una pala. Durante el último minuto de vibración. vibrar el suelo durante seis minutos con una amplitud de vibración mínima para evitar la ebullición. Densidad máxima. esto es. Normalmente puede emplearse la medida llena de suelo para la determinación de la densidad mínima para el ensayo de densidad máxima sin volver a llenar la medida. 3. Vibrar las muestras cargadas durante ocho minutos con el dispositivo de control de vibración para obtener la máxima amplitud. Método húmedo. 5. 3. 1. si se prefiere. Bajar el peso de la sobrecarga sobre la plataforma. . Retirar el peso de la sobrecarga y los soportes guía y hacer las lecturas del manómetro sobre dos lados opuestos de la plataforma de sobrecarga. 2. 100 por 100 de densidad relativa. 4. Pesar la medida con y sin suelo. La cantidad de agua a añadir se estima calculando el índice de huecos de la muestra o por experimentación con el suelo. La densidad máxima se corresponde con el índice de huecos mínimo. Este método se realiza sobre suelo seco al que se le añade suficiente agua o. Unir la medida al tablero de la mesa vibrante y colocar la plataforma de sobrecarga sobre la superficie del suelo. Durante el llenado puede acumularse una cierta cantidad de agua en la superficie. Densidad mínima d min = Peso del suelo seco Volumen de la medida d max = Peso del suelo Volumen de la medida 2. emax= índice de huecos en el estado más suelto. en tanto por ciento. emin= índice de huecos en el estado más compacto. . como sigue: dr = d max (d .d min ) o.d min ) × 100 d( d max .e × 100 emax . Densidad máxima 3. expresado en términos del índice de huecos: dr = emax .emin donde: dr= densidad relativa e= índice de huecos. Densidad relativa Calcular la densidad relativa.19 CALCULOS 1. ................... 2 3 (2) Altura media cm (3*) Volumen medida............................. litros....... DPTO......... Ensayo Nº.......................... Determinación del volumen................... cm3 (4*) Constante volumen (3)/(2) cm3/cm Comprobación de volumen (5) Peso medida + agua Kg (6) Peso medida Kg (7) Peso agua: (5)-(6) Kg (8) Temperatura del agua o C (9) Peso específico agua g/cm3 (10) Volumen: (7)/(8) cm3 Fecha de calibrado...HOJA DE CALIBRADO Medida Nº.............. Capacidad............................ 1 Diámetro interior de la medida 2 3 (1) Diámetro medio cm 1 Altura interior de la medida.. Realizado por....................20 LABORATORIO DE MECANICA DEL SUELO AREA DE INGENIERIA DEL TERRENO................... DE INGENIERIA CIVIL ENSAYO DE DENSIDAD RELATIVA ... Manómetro.. .. 21 Determinación de la constante de lectura Lectura del manómetro 1 Lado izquierdo 2 3 1 Lado derecho 2 3 (11) Lectura media cm (12) Espesor de la regla cm 1 2 Espesor de la placa de asiento 3 4 (13) Espesor medio cm (14*) Altura suelo con dial cero: (2)-[(11-12+13)] cm (15) Lectura del soporte de referencia cm Determinación del peso de la medida (16*) Peso de la medida Kg . ................................................ .................................................................................................................................................................................................................. Localidad: .........(7) Kg (10) Peso suelo seco: (7) ........................................ Inclúyanse referencias tales como breve descripción del material....................................................................................... Sondeo Nº: .........................................(8) Kg (11) Humedad: [(9)/(10)]×100 % 2 .........................................(4) g/dm3 2 En el ensayo de densidad mínima la muestra ha sido colocada mediante: VERTIDO PALA CUCHARA Humedad (muestra de densidad máxima) Muestra Nº 1 Plato Nº (6) Peso del plato + suelo húmedo Kg (7) Peso del plato + suelo seco Kg (8) Peso del plato Kg (9) Peso del agua: (6) ............. DPTO............................................................. Determinación de la densidad mínima (0% densidad relativa) Muestra Nº 1 (1) Peso del suelo + medida Kg (2) Peso de la medida (16*) Kg (3) Peso del suelo (1) -(2) Kg (4) Volumen de la medida (3*) dm3 (5) Densidad mínima (3) ............. cualquier dificultad al hacer los ensayos.............. .......................... Fecha:............ disgregación....................... Descripción de la muestra: ........................................................22 LABORATORIO DE MECANICA DEL SUELO AREA DE INGENIERIA DEL TERRENO......................................... Proyecto Nº: .......................... .......... etc.................. Cota: .............................................................. pérdida de finos en el método húmedo...... Ensayado por: ............................ DE INGENIERIA CIVIL DETERMINACION DE LA DENSIDAD RELATIVA DE SUELOS SIN COHESION Muestra Nº: ............ ...(27)]  (30) Densidad relativa [(28)/(29)] × 100 % Densidad mínima........23 Determinación de la densidad relativa máxima  Método seco Muestra número 1 (12) Lectura izquierda dial cm (13) Lectura derecha dial cm (14) Lectura media dial cm (15) Altura muestra dial cero (14*) cm (16) Altura muestra (14)+(15) cm 2 (17) Constante de volumen (4*) cm3/cm (18) Volumen muestra (16)×(17) cm3 (19) Peso medida + suelo Kg (20) Peso de la medida (16*) Kg (21) Peso de suelo seco (19)-(20) Kg (22) Peso suelo húmedo (19)-(20) Kg   (23) Peso suelo seco (22)/[(1)+(11)] Kg   (24) Densidad máxima (21)/(18)=(23)/(18) Método húmedo 1 2   g/cm3 Cálculo de la densidad relativa Muestra número 1 (25) Densidad in situ g/cm3 (26) Densidad máxima (24) g/cm3 (27) Densidad mínima (5) g/cm3 (28) (26) × [(25) ...............(27)]  (29) (25) × [(26) .... % 2 ....................... g/cm3 Densidad máxima.... g/cm3 Densidad relativa........................... . El tamizado mecánico no es operativo para las partículas inferiores a la abertura de dicho tamiz. pero los efectos se hacen muy importantes a medida que aumenta la cantidad de éstos. Por ejemplo D10 = 0. . la permeabilidad crece aproximadamente con el cuadrado del diámetro efectivo D10. Cuando mejora la distribución de tamaños en los suelos gruesos se produce una reducción en la permeabilidad. son de uso común las siguientes expresiones: . hasta el nº 200 de la ASTM (0. para conocer la distribución de tamaños de estas partículas será necesario utilizar el ensayo de sedimentación. por tanto. cuando existe una buena representación de todos los tamaños de partículas desde la más grande a la más pequeña. junto a la determinación de los límites de consistencia. Si los finos son arcillosos la cohesión del suelo aumenta con el contenido en arcilla. El análisis granulométrico. expresada en tanto por ciento en peso que pasa. Los materiales bien graduados son fáciles de trabajar en obra. En materiales uniformes mal graduados. .Para determinar si un material está bien o mal graduado.5 mm nos dice que el diez por ciento en peso del suelo esta formado por partículas inferiores a 0. la compresibilidad es normalmente pequeña. La permeabilidad se reduce cuando se aumenta la cantidad de finos. Se dice que un suelo está mal graduado cuando existe una falta o exceso de ciertos tamaños.El diámetro efectivo “Dx” Donde x puede valer desde 0 hasta 100. La granulometría de suelos por tamizado permite determinar los tanto por ciento de suelo que pasan por los distintos tamices de la serie empleada en el ensayo.5 mm. es uno de los más utilizados para establecer los límites de los diversos grupos de suelos en los diferentes sistemas de clasificación de suelos. .25 Capítulo VI ANALISIS GRANULOMETRICO El objetivo del análisis granulométrico consiste en confeccionar la curva granulométrica del suelo. es el diámetro correspondiente a la cantidad x. disminuye la compresibilidad y aumenta la resistencia al esfuerzo cortante Las propiedades de los suelos de grano grueso están influenciadas por las características y cantidad de los finos. que es indicativa de la distribución de los tamaños de las partículas.080 UNE). excepto para las arenas finas. se emplean unos coeficientes que nos dan información de la pendiente y forma de la curva granulométrica: éstos son los siguientes: Coeficiente de uniformidad: Cu = D60 / D10 . Coeficiente de curvatura: Cc = (( D30 ) 2) / ( D10 * D60) . La compresibilidad y resistencia al esfuerzo cortante son afectadas ligeramente por proporciones pequeñas de finos. Cuando faltan uno o más tamaños entre un máximo y un mínimo se dice que el material presenta un salto o discontinuidad. Cuando se utiliza la curva granulométrica.Se dice que un suelo está bien graduado. Para tales materiales. Un aparato agitador y un vaso de agitación. mortero. Disolución de hexametafosfato sódico al 4 por 100. 2. 2. GRANULOMETRIA POR TAMIZADO APARATOS Y MATERIAL NECESARIOS 1. Preparación de la muestra 1. Una serie de tamices de malla cuadrada y tejido de alambre (normas ASTM o UNE). La muestra. se expone al aire. 4. cepillos. vaso de precipitados. El suelo habrá alcanzado una humedad de equilibrio (la humedad higroscópica). hasta que esté completamente seca al aire. a la temperatura ambiente del laboratorio. Cantidad mínima retenida sobre el tamiz ASTM nº 10 (2 UNE) en función del tamaño máximo de las partículas. Una estufa de desecación de suelos.1. Se rompen todas las agregaciones con la maza de goma y se limpia la muestra de raíces y otros restos mayores de materia orgánica. Material general de laboratorio (pesasustancias. 4. Tamaño máximo de las partículas (mm) Cantidad mínima retenida en el tamiz 2 UNE 10 500 g 20 1000 g 25 2000 g 40 3000 g 50 4000 g 80 5000 g Tabla 6. que se ha recogido en el campo. La fracción que pasa por el tamiz 2 UNE debe ser superior a 120 g en suelos arenosos y 60 gramos en los arcillosos. etc. La tabla 6.26 I.) PROCEDIMIENTO 1. Con una y otra fracción se efectúa la granulometría de la fracción gruesa y la granulometría de la fracción fina respectivamente. Balanzas de capacidad y sensibilidad adecuadas. o bien un frasco de cristal con tapón de goma cuando la agitación se realice manualmente. 3. formada por las partículas que pasan dicho tamiz. La cantidad de muestra mínima requerida para el ensayo depende de la proporción entre finos y gruesos (que pasen o no por el tamiz ASTM nº 10. La muestra se pesa y se divide en dos fracciones: una constituida por todas las partículas retenidas sobre el tamiz ASTM nº 10 (2 UNE) y la otra. 6. . 5. 3. 2 UNE) y el tamaño máximo del material.1 proporciona unos valores orientativos para la fracción retenida en dicho tamiz. dependiendo del número de puntos que deseamos obtener de la curva granulométrica. 2. Se utilizan los tamices que sean necesarios. Se añade agua y se agita la suspensión durante un minuto. Se coloca sobre un vaso de precipitados y se añade. 3. 2". Pesar con exactitud unos 10 a 20 g y determinar la humedad. lo que se refiere como gruesos lavados. Se pueden utilizar los tamices que sean necesarios. 2. Humedad higroscópica 1. Se lava dicha fracción en el tamiz nº 10 hasta que el agua salga limpia. nº 40. 125 cm3 de solución de hexametafosfato sódico al 4 por 100. 3/8". Como ejemplo se puede usar la serie: nº 16. 1. nº 60.080 UNE) hasta que el agua salga limpia. Mediante cuarteo. Como ejemplo se puede utilizar la serie 3". Se seca en el horno y se pesa. 2. Se deja en reposo durante 18 horas. Esta operación puede suprimirse cuando se vea que el suelo se dispersa con facilidad. nº 120 y nº 200.5". . anotando el peso retenido sobre cada uno de ellos. Granulometría de la fracción gruesa El procedimiento a seguir con la fracción retenida en el tamiz ASTM nº 10 (2 UNE) es el siguiente: 1. 4. ó 50 g si sólo contiene materiales más finos. Cuando se observe una fácil dispersión del suelo. Se lava sobre el tamiz ASTM nº 200 (0. separar unos 120 g de la fracción que pasa por el tamiz ASTM nº 10. nº 30. y se anota el peso retenido sobre cada tamiz. ó 60 g si el suelo es limo o arcillas sin arena. 4.27 2. 3. Se pesa con exactitud 100 g si el suelo es arenoso. La porción retenida en el tamiz ASTM nº 200 se seca en el horno y posteriormente se pasa por tamices de diferente luz de malla. puede suprimirse el tratamiento con hexametafosfato. Esta fracción se pasa por tamices de diferente luz de malla superiores a 2 mm. nº 4 y nº 10. 3/4". 1". al mismo tiempo que se agita. Granulometría de la fracción fina Procedimiento a seguir sobre la fracción que pasa el tamiz ASTM nº 10: 1. 28 Designación del tamiz Abertura en mm Designación y abertura en mm ASTM ASTM UNE 5” 127 125 4” 101,6 100 3” 76,2 80 2,5” 63,5 63 2” 50,8 50 1,5” 38,1 40 1,25” 31,7 32 1” 25,4 25 3 /4” 19,1 20 5 /8” 15,9 16 1 /2” 12,7 12,5 3 /8” 9,52 10 5 /16” 7,93 8 1 /4” 6,35 6,3 nº 4 4,75 5 nº 5 4,00 4 nº 6 3,36 3,2 nº 8 2,38 2,5 nº 10 2,00 2 nº 12 1,68 1,6 nº 16 1,19 1,25 nº 18 1,00 1 nº 20 0,84 0,8 nº 30 0,59 0,63 nº 35 0,50 0,50 nº 40 0,42 0,40 nº 50 0,297 0,32 nº 60 0,250 0,25 nº 70 0,210 0,20 nº 80 0,177 0,16 nº 100 0.15 nº 120 0,125 0,125 nº 140 0,105 0,100 nº 200 0,074 0,080 Tabla 6.2. Tamices de la serie ASTM y su correspondencia con la norma UNE. 29 II. ENSAYO DE SEDIMENTACION Este ensayo consiste en obtener una suspensión uniforme del suelo en un líquido (normalmente agua) y estudiar la sedimentación de las partículas. El diámetro D de la partícula que tarda el tiempo t en caer desde la superficie a la profundidad Zr se puede hallar mediante la ley de Stokes según la cual, la velocidad de caída de una esfera (v=Zr/t) es función del peso específico de las partículas (γ), del peso específico (γw) y viscosidad (η) del líquido de la suspensión y del diámetro D : v= Zr γ − γw 2 = D t 18η D= 18η Zr γ − γw t y por tanto : Si N es la relación entre el peso de las partículas menores que D y el peso de todas las partículas en la muestra original de suelo, multiplicado por 100 (porcentaje de partículas inferior a D), se cumplirá que : Czt × 100 Ci donde Czt es la concentración a la profundidad Zr en el instante t, y Ci la concentración inicial. N= Así pues, una determinación de la concentración Czt nos permitirá hallar D y N, y por tanto, obtener un punto de la curva granulométrica. APARATOS Y MATERIALES 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Un densímetro o hidrómetro (fig. 6.1). Un aparato agitador eléctrico y un vaso de agitación. Agente dispersante (disolución de hexametafosfato sódico en agua destilada al 4 por 100). Un baño termostático. Dos probetas graduadas de 1 litro de capacidad. Agua destilada. Un termómetro. Una estufa de desecación de suelos. Material general de laboratorio (vasos de evaporación, pesasustancias, cronómetro, etc.) 30 Fig.6.1. Densímetro tipo Casagrande. CALIBRADO DEL DENSIMETRO Es necesario hacer una calibración del densímetro que vayamos a utilizar en el ensayo. Esta calibración permite obtener la profundidad efectiva (Zr) a partir de las lecturas del densímetro (r). La figuras 6.2 y 6.3 ilustran las curvas de calibración para diferentes tipos de densímetros. PROCEDIMIENTO 1. De la fracción que pasa por el tamiz ASTM nº 10 se toman unos 65 g, de los cuales se apartan de 10 a 15 g para determinar la humedad higroscópica. 2. El resto de la muestra se pesa con exactitud, se coloca en el vaso de agitación y se añade lentamente, al mismo tiempo que se agita, unos 125 ml de solución de hexametafosfato sódico. 3. Se deja en reposo durante 18 horas. 4. Se añade agua destilada y se agita la suspensión en el aparato agitador hasta la total dispersión de las partículas (aproximadamente 10 minutos). 5. Se transfiere toda la solución a una probeta de sedimentación y se completa con agua destilada hasta que el volumen total sea de 1000 ml. 6. Se agita aproximadamente durante 30 segundos, de modo que todo el suelo se ponga en suspensión. 31 7. Se coloca la probeta en el baño de agua a temperatura constante, se introduce lentamente el densímetro en la suspensión hasta la profundidad en que flota y se pone en marcha el cronómetro. 8. Se toman lecturas con el densímetro para los intervalos de tiempo de ¼, ½ , 1 y 2 minutos medidos desde el comienzo de la sedimentación, sin sacar el densímetro. 9. Después de la lectura de los 2 minutos, se saca el densímetro, se vuelve a agitar toda la suspensión y se reinicia el ensayo, pero sin tomar lecturas hasta los 2 minutos. Para esta medida y las siguientes, se inserta el densímetro, limpio y seco, justo antes de cada lectura. 10. Tomar lecturas a intervalos de 2, 5, 10, 20 minutos, etc. (aproximadamente, doblando el intervalo previo). El densímetro se debe sacar de la suspensión, limpiarlo con agua destilada y guardarlo en la otra probeta, llena de agua destilada y la misma proporción de dispersante, después de cada medida. 11. Medir la temperatura y tomar lecturas con el densímetro en la probeta de agua destilada cada 20 ó 30 minutos para asegurar que la temperatura de la suspensión se mantiene aproximadamente constante. 12. Mantener tapada la probeta con la suspensión para evitar la evaporación y posible contaminación de polvo y otras partículas. 13. Continuar tomando medidas hasta que la lectura del densímetro sea aproximadamente 1, ó hasta que el tiempo transcurrido sea suficientemente grande como para que el número de partículas en suspensión sea mínimo. 14. Al final de las lecturas, de forma alternativa, se puede obtener el peso seco de la muestra ensayada colocando la suspensión, con cuidado de no perder nada de suelo, en un vaso grande de evaporación y secando en el horno. Fig. 6.2. Curva de calibración para los densímetros nº908, nº2566 y 152H. γ : Peso específico de las partículas sólidas.3. El diámetro efectivo. CALCULOS 1. Zr : Distancia desde la superficie de la suspensión al centro del volumen del densímetro (Profundidad efectiva). se calcula a partir de la ley de Stokes: D= 18η Zr γ − γw t donde: η : Viscosidad del agua a la temperatura del ensayo. t : Intervalo de tiempo desde el comienzo de la sedimentación hasta que se efectúa la lectura.32 Fig. D. Diámetro de las partículas de suelo (D) Como vimos anteriormente. 6. . Curva de calibración para el densímetro151H. γw : Peso específico del agua a la temperatura del ensayo. en el agua clara. así obtenido. 2. manteniendo una probeta con agua limpia (o con dispersante en el caso de que se añada al suelo) en el mismo baño termostático en que se ha colocado la probeta que contiene el suelo. la ecuación anterior se puede escribir como: γ − γw D(mm) = K Zr (cm) t (min) El coeficiente K es función de la temperatura y del peso específico del suelo y se calcula mediante la tabla 6.33 Si 18η = K . . entonces: N= γ 100 ( R − Rw) γ − 1 Ps Dado que el suelo utilizado para el ensayo es una muestra representativa de la fracción fina (inferior al tamiz ASTM nº 10). y no al total de la muestra. el porcentaje N. γc : Peso específico del agua a la temperatura de calibración del densímetro (≈1).3. rw : Lectura del densímetro en agua. y. V : Volumen de la suspensión (1000 cm3) Ps : Peso seco de la muestra ensayada (gramos). y obteniendo la lectura del peso específico relativo. Dos importantes correcciones son comunes para r y rw. por tanto. se puede calcular como : N= γ V γc(r − rw) × 100% γ − 1 Ps donde : γ : Peso específico de las partículas. r : Lectura del densímetro en la suspensión. estará referido sólo a la fracción ensayada. rw. Porcentaje de suelo en suspensión (N’) El porcentaje inferior al diámetro D (N). Si R= 1000 (r-1) y Rw=1000(rw-1). se eliminan al introducir la diferencia (rrw): 1) la corrección por expansión del bulbo del densímetro debida a la temperatura y 2) la corrección que se requiere si la escala en el vástago del densímetro no está correctamente fijada. N’ se puede calcular como : N'= N × % que pasa el tamiz ASTM nº 10 100 CORRECCIONES Un buen número de correcciones pueden realizarse casi automáticamente. El porcentaje corregido. 01312 0.45 2.01369 0.01289 21 0.01365 0. Peso específico de las partículas (ºC) 2.01204 0.01334 0.01425 0.01258 0.01305 20 0.01218 0.0361 0.01457 0.01342 0.01356 17 0.01456 0.01354 0.01342 0.01438 0.60 2.01286 0.01414 0.01243 24 0.01256 0.01212 0.01397 0.01290 0.55 2.01301 0.01337 0.01449 0.80 2.01264 0.01249 0.01236 0.01443 0.01199 0.01399 0. .01431 0.01403 0.01282 0.01359 0.01327 0.01298 0.01276 0.01225 0.01162 30 0.01386 0.01267 0.3.01510 0.50 2.01291 0.01391 0.01317 0.01188 28 0.01195 0.01249 0.01474 0.01239 0.01486 0.01229 25 0.01388 0.01353 0.01481 0.01365 0.01321 19 0.01283 0.01404 0.01348 0.01408 0.01244 0.01291 0.01297 0.01339 0.0344 0.01272 0.01414 0.01321 0.01279 0.01230 0.01165 0.01319 0.01258 23 0.01175 29 0.01215 26 0.01356 0.01246 0.65 2.1312 0.01421 0.01312 0.34 Temp.01382 0.01297 0.01208 0.01374 0.01178 0.01217 0.01328 0.01323 0.01304 0.01261 0.01435 0. Valores del coeficiente K en función de la temperatura y del peso específico de las partículas sólidas.01338 18 0.01269 0.01306 0.01253 0.01492 0.01235 0.01358 0.01417 0.01327 0.01342 0.01149 Tabla 6.01439 0.01396 0.01273 22 0.01232 0.01381 0.01201 27 0.01325 0.01332 0.75 2.01467 0.01511 0.01221 0.85 16 0.01374 0.01276 0.70 2.01462 0.01376 0.01182 0.01264 0.01277 0.01309 0.01378 0.01307 0.01191 0.01349 0.01505 0.01357 0.01421 0.01294 0.01372 0. ............5” 63 2” 50 1..................................... nº ....... nº ....... nº .. Grs...................... Localización:........ en muestra total Pasa en muestra total Gramos % .................... Fecha: ...........M....................................5 3 /8” 10 1 /4” 6............ DPTO.......35 LABORATORIO DE MECANICA DEL SUELO AREA DE INGENIERIA DEL TERRENO.S.... en parte fina ensayada Grs... Retenido entre tamices mm UNE 2.......... nº . nº ....T.................................................... nº ......................... CALCULOS PREVIOS HUMEDAD HIGROSCOPICA A Muestra total seca al aire f=100/ /(100+h) Factor de corrección por h B Gruesos lavados h=(a/s)* *100 Humedad higroscópica C=(A-B)*f Fracción fina seca - Referencia tara D=B+C Muestra total seca a=(t+s+a)-(t+s) Agua Fracción fina ensayada seca al aire t+s+a E Tara+suelo+ +agua Fracción fina ensayada seca t+s Tara+suelo Factor de corrección para fracción fina seca t Tara s=(t+s)-t Suelo F=E*f C/F Tamices A........ DE INGENIERIA CIVIL ANALISIS GRANULOMETRICO POR TAMIZADO Muestra: ......5” 40 1” 25 3 /4” 20 1 /2” 12...........3 nº 4 5 nº 10 2 nº ..... ............. t (min) t (min) R-Rw N Zr (%) (cm) Zr (cm) t (min) D N’ (mm) (%) ...........( R − Rw) ................................ Tipo de hidrómetro utilizado Peso específico del suelo γ Peso de la muestra ensayada seca al aire Humedad higroscópica Ps+a (g) Factor de corrección de humedad f= 100/100+h Peso de la muestra ensayada seca al horno Ps = f*Ps+a (g) % de muestra que pasa el tamiz nº10 % t10 N= h (%) γ N 100 × % t10 =............................................. Descripción de la muestra:............ Proyecto: ..................................................... DE INGENIERIA CIVIL ENSAYO DE SEDIMENTACION Muestra:................................ N ( R − Rw) =................. Fecha:................................ Cota: ... Ensayado por: ............. rw = Lectura del densímetro en agua........................................................ Localidad: ........................ r= Lectura del densímetro en la suspensión....... R = 1000(r-1) Rw = 1000(rw-1) R Rw Temp (ºC) Zr (cm) Zr (cm) =................... DPTO....36 LABORATORIO DE MECANICA DEL SUELO AREA DE INGENIERIA DEL TERRENO....................................... N ' = 100 γ − 1 Ps D(mm) = K Fecha Hora t r rw (min) t = Tiempo transcurrido..................................... Sondeo:............................................................................................ Curva granulométrica.4. . 6.37 Fig. . En general. semisólido. En algunos suelos. el secado al aire y en estufa produce descensos drásticos del valor real. SOLIDO CONTENIDO EN AGUA E. En este capítulo se expone la metodología para la determinación del límite líquido (LL) y el límite plástico (LP). los límites de Atterberg nos indican la calidad de la fracción fina y se cuantifican en términos de contenido en agua (% de agua sobre suelo seco). se puede presentar en alguno de los cuatro estados de consistencia para suelos de grano fino: estados sólido. . Este índice nos da una idea del grado de cohesión del suelo. En la actualidad representan una de las determinaciones que con más profusión se practican en los laboratorios de Mecánica de Suelos. LIMITES DE ATTERBERG. El índice de plasticidad (IP) es la diferencia entre el límite líquido y el límite plástico. en honor a su propagador. PLASTICO LÍMITE PLASTICO E. y representa la magnitud del intervalo de humedad en el que el suelo tiene una consistencia plástica. según su naturaleza y su contenido en humedad. PARTE I. El límite entre los estados semilíquido y plástico es el límite líquido.1) 25 veces desde una altura de 1 cm. además.39 Capítulo VII PLASTICIDAD Y LÍMITES DE CONSISTENCIA Un suelo que posea algo de cohesión. se cierra a lo largo de su fondo en una distancia de unos 13 mm. SUELO SECO E. como la humedad con la que un surco que separa dos mitades de una pasta de suelo (ver figura 7. SEMISOLIDO LIMITE DE RETRACCION MEZCLA VISCOSA E.1). de forma arbitraria. menor es la permeabilidad del suelo. SEMILIQUIDO LÍMITE LÍQUIDO A estos límites que caracterizan los estados de consistencia frontera se les ha llamado. plástico y semilíquido o viscoso. A las arenas limpias se le atribuye un índice de plasticidad nulo. cuanto mayor es éste. LIMITE LÍQUIDO El límite líquido se define. el límite entre los estados plástico y semisólido es el límite plástico y el límite entre los estados semisólido y sólido es el límite de retracción. ya que permiten una rápida identificación de los suelos y la selección adecuada de muestras típicas para ser sometidas a ensayos más perfectos y complicados. cuando se deja caer la cuchara de Casagrande (Figura 7. Se toma una porción de la muestra y se coloca sobre la cuchara como indica la figura 7. Siguiendo el diámetro de la cuchara se divide la muestra de suelo practicando un surco (fig. 7.1. y se amasa de nuevo. 40 (0. registrándose el número de golpes requerido. Se calibra el aparato si es preciso. Este surco se hace en pocas pasadas de modo que la última deje limpio el fondo de la cuchara.4). 3. Esta porción se amasa con agua destilada hasta que esté completamente mezclada. Cuchara de Casagrande PREPARACION DE LA MUESTRA Se separan aproximadamente 100 g de la fracción de muestra que pasa por el tamiz ASTM núm.2. . PROCEDIMIENTO 1. Se deja la mezcla en reposo durante una hora por lo menos. Se levanta y se deja caer la cuchara a razón de 2 golpes por segundo hasta que el suelo cierre el surco en una distancia de 13 mm. 7. añadiendo agua si fuera preciso.1). de modo que en el punto de máximo espesor no tenga más de 1 cm.40 APARATOS Para la determinación del límite líquido se utiliza la Cuchara de Casagrande (fig.2) con el acanalador (fig. de modo que la altura de caída de la cuchara sea exactamente de 1 cm. 2. 7.40 UNE). Fig. 7. Muestra y surco antes del ensayo Fig. y otra entre 25 y 35. 7. Se retira la muestra de la cuchara que se ha de limpiar y secar. se toma una porción de unos 15 g del suelo próximo a las paredes del surco. Muestra y surco después del ensayo . hasta obtener una determinación entre 15 y 25 golpes. 5. Si el número de golpes está comprendido entre 15 y 35. en la parte donde se cerró.41 4. Fig. y se determina su humedad. 7. Se repite el ensayo. 6.2.3. P2 CALCULOS Existen diferentes procedimientos para calcular el límite líquido (LL) a partir de los puntos experimentales obtenidos en la realización del ensayo descrito anteriormente: Procedimiento 1. Son necesarios dos o más puntos experimentales.Acanalador de la ASTM DATOS Número de golpes. Se determina el límite líquido para cada punto experimental a partir de la siguiente relación: N j 0. B.. expresada con una cifra decimal: J ∑L LL = Lj j=1 J Hay que tener en consideración que en todos los ensayos el número de golpes ha de estar comprendido entre 20 y 30. .121 L L j =h j( ) 25 Donde: Nj: número de golpes en el ensayo j. hj: humedad de la muestra j.. 7. Se define el límite líquido como la media de los valores obtenidos para el LL en los J ensayos.42 Fig. Acanaladores: A.4. P1 Peso de tara + suelo seco. N Identificación de la tara Peso de tara + suelo húmedo.Acanalador de Casagrande. 4-A). es preferible hacer lo propio en el laboratorio. Por ejemplo en arcillas sulfhídricas. del mejor modo posible. Una ventaja del acanalador de la ASTM es que se desgasta menos con el uso. ambos en doble escala logarítmica (fig.Si se trata de un suelo que deberá ser secado antes al aire. aunque ello pueda entrañar la presencia de algunas partículas de tamaño algo superior al tamiz ASTM núm. por lo que suele dar valores de límite líquido inferiores a los obtenidos con el de Casagrande y con mayor dispersión.4-B) tiene el inconveniente de que no controla dicha altura. Se desplaza la recta que aparece en la parte inferior del gráfico. pues con él se obtiene siempre la misma profundidad de surco. En estos últimos el acanalador de Casagrande puede empujar una porción de suelo fuera de la cuchara y. Las determinaciones experimentales se representan en un gráfico que tenga en abscisas el número de golpes y en ordenadas la humedad. su límite líquido se puede reducir a la mitad tras la oxidación producida por este tipo de secado. El acanalador de la ASTM (fig. . 7. por ejemplo en la compactación de un terraplén.Si se trata de un terreno de cimentación. por lo cual no debe de usarse este procedimiento de secado.5).En general debe usarse el acanalador de Casagrande (fig. 7. 40. OBSERVACIONES . 7. paralela a sí misma hasta que ajuste.43 Procedimiento 2. y además es preferible en suelos turbosos y en suelos poco plásticos. . . a los puntos experimentales. Son necesarios dos o más puntos experimentales. produce surcos muy irregulares. . es recomendable hacer el ensayo con el suelo en estado natural. expresada con una cifra decimal. Se lee directamente sobre la recta el LL como la humedad correspondiente a 25 golpes.El secado en estufa produce una disminución apreciable del límite líquido en suelos orgánicos y algunos inorgánicos. en general. ....................................................... Descripción de la muestra: ...................................................... DE INGENIERIA CIVIL DETERMINACION DEL LIMITE LIQUIDO Muestra Nº: ........44 LABORATORIO DE MECANICA DEL SUELO AREA DE INGENIERIA DEL TERRENO......... Proyecto: ............ Ensayado por: ................................................................ 2 3 ............................................... DPTO................... Fecha:.......................... Determinación Nº 1 Referencia tara Número de golpes N Peso de tara (g) Pt Peso de tara + suelo húmedo (g) P1 Peso de tara + suelo seco (g) P2 Peso del agua (g) Pa Peso del suelo seco (g) Ps Humedad (%) h Límite líquido........................ Cota: .......................................... LL = ...................................... Marcador no definido......................... Sondeo Nº: .. Localidad: ................................................. Gráfico para el cálculo del límite líquido.45 Fig. 7.5. . DATOS Identificación de la tara Peso de tara + suelo húmedo. finalmente. . el ensayo deberá repetirse. mientras que en suelos poco plásticos los trozos son más pequeños. disminuir) el límite plástico de un suelo con materia orgánica. cuantas veces sea necesario. se rueda entre los dedos de la mano y una superficie lisa. P1 Peso de tara + suelo seco. con la presión necesaria para formar cilindros. . hasta que se desmorone aproximadamente con dicho diámetro. PROCEDIMIENTO 1. Si al llegar el cilindro a un diámetro de unos 3 mm no se ha desmoronado.El desmoronamiento puede manifestarse de modo distinto en los diversos tipos de suelos: En suelos muy plásticos. PREPARACION DE LA MUESTRA Se puede utilizar la misma muestra preparada para el límite líquido. sin que dichos cilindros se desmoronen. Cuando se consiguen unos 5 g de estos cilindros. En otros suelos se forma una capa tubular exterior que comienza a hendirse en ambos extremos y progresa hacia el centro hasta que. el cilindro queda dividido en trozos de unos 6 mm de longitud. P2 OBSERVACIONES . se vuelve a amasar y se repite el proceso. se determina su humedad. 3. el suelo se desmorona en partículas lajosas. . a continuación.46 PARTE II. LIMITE PLASTICO Se define como el contenido en agua más bajo con el que pueden formarse cilindros de suelo de unos 3 mm de diámetro. Se moldea una fracción de muestra en forma de elipsoide y.El secado previo en estufa o al aire puede cambiar (en general.Si los resultados obtenidos dan una dispersión apreciable. pero este cambio suele ser poco importante. 2. .................. Marcador no definido....................................................................... Ensayado por: .... 2 3 ..................... Fecha:.......... LP = ..LP = .................... Proyecto: .................. LL = ................................................ INDICE DE PLASTICIDAD................ Localidad: ................... RESULTADOS: LIMITE LIQUIDO............................................. LIMITE PLASTICO.............. IP = LL ................................. DE INGENIERIA CIVIL DETERMINACION DEL LIMITE PLASTICO Muestra Nº: ...... LP = ........................... Cota: ....... Descripción de la muestra: ...........................................................47 LABORATORIO DE MECANICA DEL SUELO AREA DE INGENIERIA DEL TERRENO.......... Sondeo Nº: ....... DPTO..................... Determinación Nº 1 Referencia de la tara Peso de tara (g) Pt Peso de tara + suelo húmedo (g) P1 Peso de tara + suelo seco (g) P2 Peso del agua (g) Pa Peso del suelo seco (g) Ps Humedad (%) h LIMITE PLASTICO............................. . (varilla. provista de un tapón de goma que ajuste en la boca de la probeta. 8. Consta además la varilla de un disco que se adapta a la parte superior de la probeta. uno de ellos sumergido en el líquido y el otro sobre su nivel para la entrada de aire.4 mm de diámetro y normal al eje de la varilla. con un sifón acoplado consistente en un tapón con dos tubos que lo atraviesan. 2. de forma que permita el paso de la varilla y permita centrarla. . 7. Un recipiente de unos 4 litros de capacidad. 5. pie cónico y lastre). Un cronómetro o un reloj. que tiene en su parte inferior un pie formado por un cono. Separar por cuarteo la muestra necesaria para obtener unos 150 g de fracción que pasa por el tamiz nº 4 ASTM (tamiz 5 UNE). Este trozo de goma se utiliza para unir el tubo irrigador con el sifón. Tendrá dos orificios laterales de 1 mm de diámetro en los lados planos de la cuña. 6. graduada hasta 380 mm de 2 en 2 mm.49 Capítulo VIII DETERMINACION DEL EQUIVALENTE DE ARENA El objetivo de este ensayo es tener un método rápido y representativo para la determinación de la proporción de finos de un suelo. 4. La parte superior de la varilla lleva dentro un lastre cilíndrico de unos 50 mm de diámetro y longitud necesaria para que el conjunto pese 1 Kg. Un tubo irrigador de latón o cobre de unos 6 mm de diámetro exterior. taladrado en su centro. Una medida de 85 + cm3. cerca de la punta. Una pieza de metal consistente en una varilla de 6 mm de diámetro y 445 mm de longitud. PREPARACION DE LA MUESTRA Secar la muestra en estufa a unos 95 a 120 ºC. con una pinza que permita cortar el paso del líquido a través del mismo. APARATOS Y MATERIAL NECESARIOS 1. Un embudo para verter el suelo dentro de la probeta. ya que el conjunto debe quedar con holgura dentro de la misma. 3. con base de 25. El recipiente se sitúa 1 m por encima de la mesa de trabajo y se utiliza para contener la solución de trabajo. cerrado en su extremo inferior por aplastamiento en forma de cuña. que se continúa por su base en un cilindro de igual diámetro y unos 5 mm de longitud aproximada. Una probeta cilíndrica con un diámetro interior de 32 mm y unos 430 mm de altura. Un tubo de goma de unos 5 mm de diámetro. Solución tipo compuesta como sigue: 480 g de cloruro cálcico anhidro. También puede hacerse mediante agitador mecánico que produzca en la probeta un movimiento de agitación como el que se ha descrito. Solución de trabajo: diluir 85 cm3 de solución tipo en agua. Aplicar al tubo irrigador un movimiento suave. mezclar bien y diluir en agua hasta 4000 cm3. Al cabo de los 10 minutos. Lavar el material arcilloso haciéndolo ascender hacia la parte alta de la arena por medio del líquido que sale del tubo irrigador. PROCEDIMIENTO 1.50 9. de forma que cuando lo esté totalmente el nivel quede en 38 cm. 7. leer el nivel de la parte superior de la suspensión de arcilla y anotarlo. Lavar el tapón y los lados de la probeta con solución de trabajo que se recoge dentro y meter el tubo irrigador hasta el fondo de la misma. Regular el paso de líquido en el momento en que le tubo va a ser extraído. 5. manteniéndola en posición horizontal. Hacer 90 ciclos en unos 30 segundos. Añadir la glicerina y el formaldehido a la solución filtrada. sin cortar el paso del líquido. Dejar reposar durante 10 minutos. relajando el cuerpo y los hombros. usando un recorrido de unos 20 cm. Una medida llena contiene un promedio de 110 g de suelo suelto. 2. mientras se gira la probeta con la otra. Cuando el nivel del líquido alcanza la señal de los 38 cm. hasta 4000 cm3. 10. 3. Golpear la parte baja de la probeta varias veces con la palma de la mano. Al final de los 20 minutos. Un ciclo consta de un movimiento hacia la derecha seguido de otro hacia la izquierda. para desalojar las posibles burbujas de aire y ayudar a humedecerse a la muestra. . Dejar reposar durante 20 minutos (+ 15 segundos). Quitar el tapón e introducir el tubo irrigador. Llenar la probeta con la solución de trabajo hasta una altura de unos 10 cm. Dejar reposar y filtrar. mientras se mantiene la probeta en posición vertical. 6. Cebar el sifón soplando en el recipiente de la solución por el tubo correspondiente y con la pinza del tubo de goma abierta. 50 g de solución formaldehido al 40 % en volumen. Verter dentro de la probeta el contenido de la medida de 85 cm3 llena de suelo preparado. tapar la probeta y agitarla vigorosamente de izquierda a derecha. elevar el tubo irrigador despacio. Para agitar la probeta a esta velocidad es necesario que el operador mueva los antebrazos solamente. 4. descendente y de giro entre los dedos de la mano. Disolver los 480 g de cloruro cálcico anhidro en 2000 cm3 de agua destilada o natural de buena calidad. 2170 g de glicerina pura. ascendente. manteniendo el nivel del mismo alrededor de dicha señal mientras el tubo está siendo extraído. debe tomarse la superior. y anotarlo. Cuando una lectura está entre dos trazos de la probeta. = lectura de la superficie de la arena × 100 lectura de la superficie de la arcilla Como equivalente de arena se toma el número entero más próximo al deducido de la fórmula anterior en dos determinaciones. RESULTADOS El equivalente de arena se deduce de la siguiente fórmula: E. Girar la varilla ligeramente.A. hasta que uno de los tornillos para el centrado pueda ser visto. Bajar la varilla lastrada dentro de la probeta suavemente hasta que descanse sobre la arena. .51 8. Leer el nivel en el centro del tornillo con una aproximación de 2 mm. sin empujar hacia abajo. . En la práctica para suelos finos se usa la fracción que pasa por el tamiz ASTM Nº 40 y para suelos gruesos la que pasa por el tamiz ASTM Nº 200. para la caracterización de la fracción arcillosa de los suelos basándose en la aptitud de los minerales de la arcilla para la adsorción del colorante orgánico azul de metileno. El método consiste en medir esta capacidad para la adsorción. Esta cantidad se denomina valor del azul de metileno y se expresa en gramos (con indicación de decimales) por cien gramos de muestra. la fracción que pasa por uno de los tamices que tienen la siguiente apertura: 5 mm. Superficie específica de diferentes tipos de arcilla. El objetivo de este ensayo es tener un método rápido y sencillo que sirva.1).1. 1979) y posteriormente como norma AFNOR NF18-592. que es la cantidad necesaria de este colorante.53 Capítulo IX ENSAYO DEL AZUL DE METILENO El ensayo de Azul de Metileno ha sido desarrollado por Tran Ngoc Lan (1977) y adoptado como método oficial en los laboratorios centrales de "Ponts y chaussées" de Francia (LCPC. Como es bien conocido dicha superficie específica caracteriza la naturaleza de la arcilla (tabla 9. Tipo de Arcilla Superficie especifica(m2/g) Montmorillonita 800 Vermiculita 200 Illita 40-60 Kaolinita 5-20 Tabla 9.4 mm y 0. 2 mm. para envolver de una capa monomolecular las superficies externa e interna de las partículas arcillosas existentes en el suelo. PREPARACION DE LA MUESTRA Se suele utilizar según el tipo de suelo. 0.08 mm. el cual en disoluciones acuosas es absorbido por las arcillas produciéndose una decoloración de la disolución. . bien por sí solo o como contraste con otros ensayos. 2) donde: P: Peso en gramos de la fracción D: diámetro de las partículas . las masas de ensayo indicadas aquí abajo satisfacen la regla P > 25D y contienen una proporción de fracción arcillosa generalmente conveniente.08mm < < Teniendo en cuenta D retenida y la composición granular de los diferentes grupos de suelos.08mm < 20 ó <30 % E.A < 60 IP no medible ó <5 % inf.02mm) Tabla 9.4mm ó 0. 0. Masa de la muestra ensayada 120 a 200g Grado arcilloso del suelo Naturaleza de las medidas deseadas 50 a 120g 10 a 50 g ensayo de azul de metileno. 0. Coeficiente de actividad de la fracción arcillosa del suelo: .5mm D < 5mm ó < 2mm ó < 0.2.54 ESQUEMA DE LAS DIFERENTES ELECCIONES DE LA FRACCION Y MASA DE ENSAYO Suelos de diferente origen Apreciación visual Tipos de materiales Arenas y gravas limpias Arenas y gravas contaminadas Suelos limosos y arcillosos Características de identificación E. Esquema de las diferentes elecciones de la fracción y masa de ensayo La relación fracción utilizada para el ensayo debe cumplir la condición: P(gramos) > 25 D(mm) (ver tabla 9.A < 30 IP > 5 Campo usual de aplicación del material Hormigón hidráulico Materiales tratados como cimientos hidráulicos y bituminosos para asentamientos de carreteras Aterrazamientos Fracción utilizada para el ensayo D < 5mm ó < 0.Ensayo de azul (preferentemente sobre la fracción <0.08mm) .08mm <10 % 30 < E.Sedimentometría (% < 0.5mm D < 5mm ó 0.4mm ó <0.A >60 IP no medible % inf. 6. de 95 g/m2. barras imantadas: longitud: 60 mm. Tamices de abertura: 5 mm. Recoger por medio de la varita de vidrio una gota de la suspensión. 4. Un dispositivo de dosificación: precisión 1/5 de cm3 2. 2.de hélice. Una estufa 11. Una varita de vidrio. espesor: 0. diámetro: 8 mm 5. Un recipiente de vidrio de 1 litro de capacidad. velocidad de rotación de la barra superior a 400 vueltas/min.5 mm.55 APARATOS Y MATERIAL NECESARIO Se necesitan los siguientes aparatos y material: 1.4 mm. 7. 4. Un cronómetro. el agitador debe regularse a una velocidad de rotación de al menos 400 rpm. Un muestreador PROCEDIMIENTO 1. 2 mm.1 mm y 0.magnético. velocidad de filtración: 75. Se determina la humedad higroscópica de la muestra a ensayar. 3.010). Una balanza precisa en centigramos: capacidad: 300 g. . diámetro: 8 mm. 0. 0. . 9. 3. La gota recogida debe ser tal que el diámetro de la marca debe estar comprendido entre 8 y 12 mm. en una concentración de 10 g por litro de agua destilada. Inyectar sucesivamente una dosis determinada de 5 cm3 de solución de azul de metileno en la suspensión de suelo. Solución acuosa de azul de metileno. 10. 0. Dispersión de la muestra: se coloca en un vaso de 1 litro y se cubre con 200 ml de agua destilada. longitud: 300 mm. retención: 8 micrómetros. Capacidad de agitación: 3 a 4 litros. Un papel filtro cuantitativo y sin cenizas (<0. 8.2 mm. Diámetro de la hélice: 60 mm. Se mantiene en agitación mecánica permanente. Un agitador: .08 mm. 7.1. Dejar que la adsorción se efectúe sobre las partículas del suelo sin añadir nada y haciendo la prueba de la marca de minuto en minuto. la coloración azul clara no desaparece de la zona húmeda. 8. Prueba de la marca con aureola y sin aureola. 6. 9. Peso seco de la fracción ensayada P s =P. Fig. añadir 5 cm3 de solución de A. Si al contrario esta coloración desaparece antes de los 5 min. f donde: Ps: Peso seco de la muestra P: Peso total de la muestra f: Factor de corrección por humedad higroscópica: 100 f = 100 + h . Cada adición debe ser seguida por la prueba de la marca (fig. 9. 9.2). La marca asá formada se compone de un depósito central de suelo coloreado en azul oscuro rodeado de una zona húmeda incolora.M si el volumen añadido hasta el momento es mayor de 30 cm3 ó 2 cm3 si éste es inferior a los 30 cm3. Depositar la gota sobre el papel filtro.1). Si al cabo de 5 min.56 5. CALCULOS 1. la prueba de la marca es positiva y el ensayo se ha terminado. Proceder de esta forma hasta que en la marca formada por el depósito de la gota aparezca alrededor del suelo azul oscuro una zona húmeda coloreada azul claro (fig. 9. Poner en marcha el cronómetro. añadido (cm3) Ps: Peso seco de la muestra (g) El valor de azul del suelo será: VA = VAm p 100 donde: p: porcentaje de la fracción de la muestra ensayada respecto al total. el valor de azul se calcula simplemente mediante la siguiente expresión: VAm = donde: V Ps V: Volumen de solución de A.57 donde: h = humedad expresada en porcentaje. 2. Valor del azul de metileno El resultado del ensayo se expresa en gramos de azul de metileno por cien gramos de muestra seca: VAm = cantidad de azul introducido (g) Ps × 100 donde: VAm: Valor de azul de metileno para una determinada fracción del suelo (Es conveniente indicar siempre el tamaño de la fracción para la cual se ha calculado el valor de azul). Como la concentración de la solución de azul de metileno es de 10 g/litro.M. . 2. . Esquema de dosificación del ensayo de azul de metileno.58 Fig. 9. .................................... Proyecto: ...................................... añadido V (cm3) Valor de A........................................ Sondeo Nº:.......................M................................. para la muestra ensayada VAm = V/Ps Valor de A......... Ensayado por:..................... Tamaño de la fracción ensayada Porcentaje fracción ensayada el la muestra total p (%) Peso de la muestra ensayada P (g) Humedad h (%) Factor de corrección de humedad f = 100/(100+h) Peso de la muestra seca Ps (g) Volumen de solución de A.................................................................. Fecha: ................59 LABORATORIO DE MECANICA DEL SUELO DETERMINACION DEL AZUL DE METILENO Muestra Nº:....................................... Descripción de la muestra:.................. Cota: ........... Localidad: ........................ para el suelo VA = VAm × p/100 .................................................M..........................M................ . También adoptado por el Laboratorio del Transporte y Mecánica del Suelo de Madrid que lo desarrolla en la publicación nº 8 del mismo con rango de norma.U. W= Well graded (bien graduada). I.S. alta compresibilidad. El suelo es altamente orgánico Pt cuando está compuesto de tejidos vegetales en varios estados de descomposición. S =Sand (arena). consistencia esponjosa y una textura fibrosa o amorfa. de la Universidad de Harvard.U. Clasificación preliminar Se hace un examen preliminar para determinar si el suelo es altamente orgánico (turba). Los suelos se designan mediante dos letras mayúsculas. . 2. con algunas pequeñas modificaciones. los límites de Atterberg (límite líquido e índice de plasticidad) y el contenido en materia orgánica. basado en determinaciones de laboratorio (distribución del tamaño de las partículas. la estructura. C= Clay (arcilla). M= Mud (limo). Los suelos altamente orgánicos (turbas) se designan como Pt (del inglés Peat). O = Organic (orgánico).C. Los sufijos indican las subdivisiones dentro de los grupos principales: H= High plasticity (alta plasticidad). 3.) En 1942 el profesor Arthur Casagrande. Los prefijos indican el grupo principal a que pertenece el suelo: G= Gravel (grava). compacidad y cementación del suelo.1. SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACION DE SUELOS (S. En caso contrario se calcula la cantidad que pasa por el tamiz ASTM nº 200 (UNE 0. Clasificamos un suelo como de partículas finas si el 50 % o más del peso del suelo seco pasa por el tamiz ASTM nº 200.C. generalmente con un olor orgánico. límite líquido e índice de plasticidad). fue adoptada por el Bureau of Reclamation y otras agencias americanas como Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (S. que reciben el nombre de prefijo y sufijo y hacen referencia a las iniciales de sus nombres en ingles.S. En 1952. Los criterios que se usan para realizar esta clasificación son la distribución del tamaño de las partículas (curva granulométrica). Clasificamos un suelo como de partículas gruesas si menos del 50 % del peso de suelo seco pasa por el tamiz ASTM nº 200. propuso una clasificación basada en la composición del suelo.08 mm) para determinar si el suelo es de partículas finas o de partículas gruesas: 1. color de marrón o gris oscuro a negro. I. sin tener en cuenta para nada.). P= Poorly graded (mal graduada). L= Low plasticity (baja plasticidad).61 Capítulo X CLASIFICACION DE SUELOS PARA USOS INGENIERILES Se describen varios sistemas de clasificación de suelos minerales y organominerales para fines ingenieriles. 1. y la presencia de materia orgánica no influencia el límite líquido. . el índice de plasticidad es mayor a 4. El suelo es una arcilla inorgánica si la representación del índice de plasticidad frente límite líquido (figura 10.1. Se clasifica el suelo como arcilla limosa CL-ML.3. Si el porcentaje de arena es igual al de grava. Se clasifica el suelo como grava si más del 50 % de la fracción gruesa (fracción retenida sobre el tamiz ASTM nº 200) se retiene sobre el tamiz ASTM nº 4 (UNE 5 mm). 1.1).3. El suelo se clasifica como limo de alta plasticidad MH. El suelo es un limo inorgánico si la representación índice de plasticidad frente límite líquido cae por debajo de la línea "A" o el índice de plasticidad es menor a 4. 2. 2. Si se retiene sobre el tamiz ASTM nº 200 menos del 30 % pero más del 15 % de la muestra.62 I. El suelo se clasifica como limo de baja plasticidad ML. I.2. y la presencia de materia orgánica no influencia el límite líquido. según predomine la arena o la grava. Se clasifica el suelo como arena si más del 50 % de la fracción gruesa pasa el tamiz ASTM nº 4. Se clasifica el suelo como arcilla de baja plasticidad CL. 2.2. 5. 1. 4. 3. si la posición del índice de plasticidad frente al límite líquido cae sobre o por encima de la línea "A" y el índice de plasticidad está en el rango de 4 a 7. se usa “con arena”.2. si el límite líquido es igual o mayor que 50. 1. Se clasifica el suelo como arcilla de alta plasticidad CH. El suelo es un limo o arcilla orgánica si la presencia de materia orgánica es suficiente para influenciar el límite líquido: el límite líquido obtenido sobre la muestra seca al horno es menor al 75 % del límite líquido determinado sobre la muestra antes de secarla al horno. Clasificación de suelos de partículas gruesas 1.1) cae sobre o por encima de la línea "A". 2. si el límite líquido es menor de 50. si el límite líquido es 50 ó mayor. las palabras “con arena” o “con grava” (según predomine la arena o la grava) se añadirá al nombre del grupo. si el límite líquido es menor a 50.1. Si se retiene sobre el tamiz ASTM nº 200 el 30 % o más de la muestra se añadirá al nombre del grupo las palabras “arenosa” o “gravosa”. Clasificación de suelos de partículas finas Estos suelos se clasifican según la posición que ocupan en la carta de plasticidad de Casagrande (figura 10. GC-GM si es una grava. El nombre de grupo será el correspondiente al primer símbolo de grupo más “con arcilla” o “con limo” para indicar las características de plasticidad de los finos.1.2.1. Si el suelo era una grava. . Si los finos son arcilla-limosa CL-ML. 5. si los finos son limosos. 6.1. la posición del índice de plasticidad frente al límite líquido se sitúa por debajo de la línea "A" o el índice de plasticidad es menor a 4.3. GM. se representa la curva granulométrica y se calculan los coeficientes de uniformidad Cu.2. el segundo símbolo de grupo será GC para las gravas y SC para las arenas. Si el suelo era una arena. 4. se añade al nombre del grupo las palabras “con grava” o “con arena”. 5. si los finos son arcillosos.63 3. y de curvatura Cc. 5. 6. Si la representación de los finos se sitúa en el campo de la arcilla limosa (CL-ML). SC-SM si se trata de una arena. es decir. 7. Los finos se determinan si son limosos o arcillosos. SC. Si el suelo es predominantemente arena o grava pero contiene el 15 % o más del otro constituyente de grano grueso. 8. SC (si es una arena). Si más de 12 % de la muestra pasa el tamiz ASTM nº 200. Se clasifica el suelo como grava arcillosa. se clasifica como grava bien graduada. El suelo se clasifica como arena mal graduada. se clasifica como arena bien graduada. GM (si es una grava) o arena limosa. GW si Cu≥4 y 1≤Cc≤3. Si la muestra de campo contiene bloques (partículas de roca retenidas en el tamiz ASTM 3” ó UNE 80mm) se añaden las palabras “con bloques”. el suelo se clasifica como grava arcillosa-limosa. o arena arcillosa-limosa. es decir. SP si Cu <6 y/o 1>Cc>3.1). SW. Si el 12 % o menos de la muestra pasa el tamiz ASTM nº 200. y el segundo símbolo de grupo corresponde a grava o arena con más del 12 % de finos (GC. SP). SM (si es una arena).2. SM). 5. GC (si es una grava) o arena arcillosa. la posición del índice de plasticidad frente al límite líquido se sitúa por encima de la línea "A" y el índice de plasticidad es mayor a 7. Se clasifica el suelo como grava limosa. Para ello se determinan los límites de Atterberg y se proyectan sobre la carta de plasticidad de Casagrande (figura 10. en cuyo caso tenemos las siguientes posibilidades: 4. GP. El primer símbolo de grupo corresponde al de grava o arena con menos del 5 % de finos (GW. 6. Si la parte de la muestra que pasa el tamiz ASTM nº 200 está comprendida entre 5 y 12 % se le da al suelo una clasificación dual con dos símbolos de grupo. El suelo se clasifica como grava mal graduada. SW si Cu≥6 y 1≤Cc≤3. 4. el suelo se considera como de partículas gruesas con finos (o “sucios”). GP si Cu <4 y/o 1>Cc>3. Si menos del 5% de la muestra pasa por el tamiz ASTM nº 200. se dice que es un suelo limpio. 1.64 Figura 10. Carta de plasticidad de Casagrande . 65 Figura 10. . Sistema Unificado de Clasificación de Suelos.2. 2.66 II. Determinaciones . que se calcula de una forma empírica. En base a las determinaciones anteriores se clasifica el suelo de acuerdo con la tabla 10. El primer grupo desde la izquierda donde se adecuen los datos se considera la clasificación correcta. 3.1 2. límite líquido e índice de plasticidad. .% de muestra que pasa por el tamiz ASTM nº 200. II. La evaluación de los suelos dentro de cada grupo se efectúa por medio de un índice de grupo. II. . II. Con los datos de los ensayos indicados se procede sobre la tabla 10. Ejemplo: A-2-6 (3) El índice de grupo IG. si en los ensayos aparecen números fraccionarios se convierten al entero más próximo.3 para clasificar la fracción limoso-arcillosa en base a los valores de límite líquido e índice de plasticidad. 4. Se describe un procedimiento para la clasificación de suelos minerales y organominerales en siete grupos basado en las determinaciones de laboratorio: curva granulométrica.4. Muestra Se trabaja sobre la muestra que pasa el tamiz ASTM 3”" (UNE 80 mm).% de muestra que pasa por el tamiz ASTM nº 40.1 se le puede añadir el valor del índice de grupo que irá entre paréntesis después del símbolo de grupo. Utilizar la figura 10. Como en la tabla de clasificación los valores límites son números enteros. . Procedimiento 1. II. Indice de Grupo A la clasificación obtenida de la tabla 10.% de muestra que pasa por el tamiz ASTM nº 10.Determinación del límite líquido e índice de plasticidad de una porción de la muestra que pasa el tamiz ASTM nº 40. CLASIFICACION AASHTO Clasificación de la "American Association of State Highway and Transportation Officials".3. se calcula de la siguiente fórmula empírica: . que se considera el 100% de la muestra de partida.1 de izquierda a derecha y la clasificación correcta se encuentra por eliminación.1. LL : límite líquido.005 ⋅ ( LL − 40) ] + 0. El índice de grupo se redondea al entero más próximo. El índice de grupo para suelos de los subgrupos A-2-6 y A-2-7 se calcula usando sólo la porción de IP de la fórmula. Si el índice de grupo calculado es negativo se considera como cero. . Esto es: IG = 0.2 + 0. Si el suelo no es plástico y el límite líquido no se puede determinar se considera el índice de grupo como cero.01 ⋅ [ F − 15] ⋅ [ IP − 10] donde: F: porcentaje que pasa el tamiz ASTM nº 200. IP : índice de plasticidad.01 ⋅ [ F − 15] ⋅ [ IP − 10] Cuanto más bajo es el índice de grupo. mejor es la calidad del material para subgrado (capa de material árido que se coloca debajo del asfalto).67 IG = [ F − 35] ⋅ [0. 3. Gráfico de plasticidad para la clasificación AAHSTO .68 Figura 10. 4. . Clasificación de los suelos AASHTO.69 Tabla 10. 2%). . (M. menor del ochenta por ciento (# 2 < 80 %). CLASIFICACION PG-3 PARA TERRAPLENES En este apartado se recoge la clasificación de suelos para su empleo en terraplenes.Contenido en sales solubles en agua. . .Tamaño máximo no superior a cien milímetros (Dmax<100 mm). . .70 III.4 UNE y 2 UNE. suelos marginales.. menor del setenta y cinco por ciento (# 0.40 < 75 %). Se definen cinco niveles de calidad para los suelos empleados en la construcción de terraplenes: suelos inadecuados. índice de plasticidad.40 UNE. ƒ Límite líquido menor de trenita (LL<30). Se consideran como tales los que no pudiendo ser clasificados como suelos seleccionados cumplan las condiciones siguientes: .2%). contenido en materia orgánica y contenido en sales solubles. menor del ochenta por ciento (# 2 < 80 %). incluido el yeso.Cernido por el tamiz 2 UNE.080 UNE inferior al veinticinco por ciento (# 0.4 UNE menor o igual que el quince por ciento (# 0. según UNE 103 104. en peso. colapso. porcentaje. inferior al cero con dos por ciento (SS<0.  Suelos adecuados.Tamaño máximo no superior a cien milímetros (Dmax < 100 mm). incluido el yeso. límite líquido.  Suelos tolerables. .Contenido en materia orgánica inferior al uno por ciento (MO < 1%). según UNE 103-204.P.Límite líquido inferior a cuarenta (LL < 40).2%).40 ≤ 15 %) o que en caso contrario cumpla todas y cada una de las condiciones siguientes: ƒ Cernido por el tamiz 2 UNE. . Los valores exigidos a los suelos para cada nivel son los siguientes:  Suelos seleccionados. según UNE 103 103 ƒ Índice de plasticidad menor de 10 (IP<10).080 < 25 %). ƒ Cernido por el tamiz 0.080 < 35%). 1981) modificado por el Orden Circular 326/2000.08 UNE. según NLT 114.Cernido por el tamiz 0. suelos adecuados y suelos seleccionados. hinchamiento. que pasa los tamices 0.Cernido por el tamiz 0. según el Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes de la Dirección General de Carreteras y Caminos Vecinales (PG-3/75).U. inferior al cero con dos por ciento (SS<0.O. cumplen las condiciones siguientes: .080 UNE inferior al treinta y cinco por ciento (# 0. ƒ Cernido por el tamiz 0. Se consideran como tales aquellos que cumplen las siguientes condiciones: . . 0. Se consideran como tales los que no pudiendo ser clasificados como suelos seleccionados ni adecuados. . Los niveles de calidad se cuantifican mediante la realización de los siguientes ensayos: tamaño máximo de las partículas.Si el límite líquido es superior a treinta (LL>30) el índice de plasticidad será superior a cuatro (IP>4).Contenido en sales solubles. suelos tolerables.Contenido en materia orgánica inferior al cero con dos por ciento (MO<0. por el incumplimiento de alguna de las condiciones indicadas para estos.Los que no se pueden incluir en las categorías anteriores. etc. según NLT 115.Si el límite líquido es superior a noventa (LL>90) el índice de plasticidad será inferior al setenta y tres por ciento del valor que resulta de restar veinte al límite líquido [IP<0.Contenido en materia orgánica inferior al cinco por ciento (MO<5%) . Límite líquido es superior a cuarenta (LL > 65) Si el límite liquido es superior a cuarenta (LL > 40) el índice de plasticidad será mayor del setenta y tres por ciento del valor que resulta de restar veinte al límite líquido [IP>0. Asiento en ensayo de colapso inferior al uno por ciento (1%). Se consideran como tales los que no pudiendo ser clasificados ni adecuados ni tampoco como suelos tolerables.73(LL-20)]. según UNE 103-601. Contenido en otras sales solubles distintas del yeso inferior al uno por ciento (SS < 1 %). Se consideran suelos inadecuados: .  Suelos marginales.Los que pueden resultar insalubre para las actividades que sobre los mismos se desarrollen.73(LL-20)].Las turbas y otros suelos que contengan materiales precederos u orgánicos tales como tocones.Hinchamiento en ensayo de expansión inferior al cinco por ciento (5%). Hinchamiento en ensayo de expansión inferior a tres por ciento (3%). cumplan las siguientes condiciones: . . . . ramas.  Suelos inadecuados. según NLT 254. .71 - Contenido en materia orgánica inferior al dos por ciento (MO < 2%) Contenido en yeso inferior al cinco por ciento (Yeso < 5 %). 72 Tabla 10. Clasificación PG-3 para terraplenes.5. . . la temperatura del agua y la estructura y estratificación del suelo. el caudal. a la sección atravesada. El gradiente hidráulico es relación entre la pérdida de carga. En 1856. por el método de la carga constante. k. tiene las dimensiones de una velocidad. Tabla 11. para el flujo laminar de agua a través de suelos granulares saturados. H y la longitud de suelo atravesado. Los principales de estos factores son la relación de vacíos del suelo. La permeabilidad se ve afectada por diversos factores inherentes tanto al suelo como a características del agua circulante. por tanto.73 Capítulo XI DETERMINACION DE LA PERMEABILIDAD DE SUELOS GRANULARES (PERMEAMETRO DE CARGA CONSTANTE) El objetivo de esta práctica es determinar el coeficiente de permeabilidad. o simplemente permeabilidad. i. La permeabilidad es la facilidad del agua para moverse a través de los espacios vacíos de un suelo.1. Q que circula en régimen laminar a través de un suelo granular y saturado es directamente proporcional al coeficiente de permeabilidad. L. Henri Darcy estableció la denominada “ley de Darcy” según la cual. A y al gradiente hidráulico. 11. etc. APARATOS Y MATERIAL NECESARIOS 1. Permeámetro e carga constante (Fig. Pistón para compactar el suelo. 3. ante la dificultad de tomar muestras inalteradas de suelos granulares. Sin embargo. Cuando se necesite conocer la permeabilidad del suelo en un lugar concreto. Se construye un gráfico de una función de la relación de vacíos frente a una función de permeabilidad para ese suelo. el ensayo de laboratorio se realiza sobre muestras remoldeadas con diferentes relaciones de vacíos. cronómetro. . termómetro. Fig. embudos. probetas graduadas.1) 2.2. Esquema del permeámetro de carga constante. lo que se necesita es la permeabilidad de un suelo "in situ". Equipo general de laboratorio (balanza. 11.74 Generalmente. por lo que la muestra debería ser inalterada para que sea representativa de las condiciones reales del suelo. se toma la muestra y se determina su relación de vacíos a la cual corresponde una permeabilidad a partir del gráfico. recipientes. Altura de la muestra. después de la compactación. Se efectúan las siguientes medidas - Diámetro interno del cilindro del permeámetro. . Compactar las sucesivas capas de suelo a la densidad relativa deseada por procedimientos apropiados hasta una altura aproximada de 2 cm por encima de la abertura piezométrica superior. Este material retenido en este tamiz no se usa para el test de permeabilidad. Con el embudo apropiado se pone el caño en contacto con la piedra porosa inferior del permeámetro o la capa previamente formada y se llena el embudo con suelo suficiente para formar una nueva capa. Se eleva el embudo 15 mm y se extiende el suelo con un suave movimiento espiral. 5.1. El tamaño del portamuestras a utilizar es el indicado en la tabla 11. Diámetro mínimo del cilindro del permeámetro.75 MUESTRA La muestra debe ser representativa de un suelo granular que con menos del 10% de material que pasa por el tamiz ASTM nº 200 (0. Diámetro mínimo del cilindro El tamaño máximo de las partículas cae entre los tamices 2 mm y 10 mm UNE 10 mm y 20 mm UNE Menos del 35 % del total del suelo retenido en el tamiz Más del 35 % del suelo retenido en el tamiz 2 mm UNE 10 mm UNE (ASTM Nº 10) (ASTM 3/8”) 2 mm UNE 10 mm UNE (ASTM Nº 10) (ASTM 3/8”) 76 mm - 152 mm 114 mm - 229 mm Tabla 11. Longitud entre las dos salidas de los piezómetros. 2.1. l. D.08 mm UNE). 4. Separar por tamizado cualquier partícula mayor de 20 mm (tamiz ASTM 3/4"). PREPARACION DE LAS MUESTRAS PARA EL ENSAYO 1. igual al tamaño máximo de las partículas pero no inferior a 15 mm. L. Se pone el suelo en capas finas y uniformes con un espesor aproximado. Con una pequeña porción de la muestra se determina la humedad. 3. la densidad seca. se cierra la válvula del tubo de salida y se desconecta el vacío. Se llena con agua el tubo de entrada y se conecta a la parte superior del permeámetro para permitir el flujo. para eliminar el aire adherido a las partículas del suelo o a los vacíos. Densidad relativa intermedia entre 0 y 100%. Compactar el suelo en finas capas hasta obtener la densidad deseada. Cerrar el portamuestras. Cerrar la válvula de entrada y abrir la válvula de salida para permitir que el agua del piezómetro alcance su nivel estable para carga cero. el volumen de agua que fluye V.5 cm. la carga H (diferencia entre los niveles piezométricos). Densidad máxima (100% de densidad relativa). utilizada para llenar el portamuestras del permeámetro. bajo vacío total. 11. y la temperatura del agua T. 7. ds y relación de vacíos. 9. Colocar capas por el procedimiento antes indicado hasta el nivel requerido. Después de que la muestra esté saturada. PROCEDIMIENTO 1. directamente proporcional al gradiente hidráulico i: v= V = k ×i A×t . Se registra el peso de muestra seca al aire. 10. P. Repetir (1) para incrementos de carga de 0. Abrir la válvula de entrada y no efectuar medidas de caudal y carga hasta que no se alcance una condición de carga estable sin variación apreciable en los niveles piezométricos. e de las muestras de ensayo. en orden a establecer adecuadamente la región de flujo laminar con velocidad v. Sigue una evacuación por lenta saturación de la muestra desde la parte inferior a la superior. Calcular el peso seco. 2. Ps. Aplicar una bomba de vacío a la muestra. bajo 50 cm Hg para un tiempo mínimo de 15 min. Conectar los dos tubos piezométricos a las aberturas piezométricas y llenarlos de agua para eliminar el aire. 8. Compactar cada capa para producir densidad máxima. Registrar el tiempo t.76 Densidad mínima (0% de densidad relativa). P = P1 -P2 Densidad húmeda de la muestra ensayada. Los valores altos para suelos de grano fino y los bajos para suelos de grano grueso. A = π × (D 2) Volumen de la muestra. por si es significativo para las condiciones de campo. t Temperatura del agua. Al final del ensayo se drena la muestra y se examina para confirmar si está homogénea e isótropa lo que indica que no ha habido segregación de finos. l Peso específico de las partículas sólidas. 3.3 para bajas relaciones de compactación y valores de 0. γ Humedad. e=Vv/Vs 2 .77 donde: A= sección transversal de la muestra H i= L H= Pérdida de carga al atravesar el suelo. P1 Peso de la porción de suelo seco al aire no utilizada.2 a 0. h Peso del suelo seco al aire antes de la compactación. DATOS - Diámetro de la muestra. L= longitud entre las dos salidas piezométricas Cuando el abandono de la región lineal sea aparente. indicando el inicio de régimen turbulento. d = P/Vm Densidad seca de la muestra ensayada. Vm = A × l Peso húmedo de la muestra ensayada.3 a 0. ds = (100 × d ) (100 + h ) Volumen unitario de sólidos. T CALCULOS 1. Con los datos enumerados se calcula: - Area transversal de la muestra. H1 y H2 Volumen de agua descargada. P2 Lecturas piezométricas. Valores sugeridos para i son de 0. Vv = 1-Vs Indice de poros. V Tiempo de descarga. D Longitud entre aberturas piezométricas. se pueden utilizar incrementos de carga de 1 cm para realizar el ensayo en la región de flujo turbulento. Determinación del índice de poros.5 para valores de compactación densa. Vs = ds/γ Volumen unitario de vacíos. después de la compactación. L Altura de la muestra. e2/(1+e) y e2. tenemos que: k= V ×L A×t × H donde: V = Volumen de agua descargada. La relación entre e y log k es aproximadamente una línea recta. µT y la viscosidad del agua a 20 oC. se multiplica el valor obtenido por la relación de la viscosidad del agua a la temperatura del ensayo. 11. Para referir la permeabilidad a la temperatura T. Relación entre el índice de huecos y la permeabilidad. H = Pérdida de carga durante el ensayo (diferencia entre los niveles piezométricos) = H1 -H2.2): k 20 º C = kT µT µ 20 º C 3. Presentación de resultados. En el otro. t = Tiempo requerido para la descarga de V. Determinación de la permeabilidad. T. k20ºC. . e. A partir de la ley de Darcy (Q = k × A × i ) despejando la permeabilidad k. La permeabilidad calculada utilizando esta ecuación es para un valor particular de temperatura del agua. Fig. Normalmente. A = Sección de la muestra.3. 11.78 2. (Fig. kT a la permeabilidad para una temperatura de 20ºC. µ20ºC (ver tabla 11. L = Longitud entre las aberturas piezométricas. e frente log k. los resultados del ensayo de permeabilidad se presentan mediante un gráfico donde se representa alguna función de la relación de vacíos. La mejor relación de las cuatro anteriores es la que se utiliza para presentar los resultados finales del ensayo. A veces se presentan dos gráficos: en uno de ellos se dibuja la permeabilidad frente e3/(1+e). frente alguna función de la permeabilidad a 20ºC.2). k20ºC. 1260 1.9290 0.2301 1.9097 0.1318 1.8428 28 0.9311 0.9225 24 0.8853 0.1841 14 1.1536 15 1.1968 1.9443 23 0.8694 0.2867 11 1.7175 0.9465 0.8070 30 0.9669 22 0.8636 0.2.7785 0.7769 0.3012 1.0943 17 1.7276 35 0.1873 1.7934 0.7901 31 0.8465 0. Relación de la viscosidad del agua a la temperatura del ensayo.9056 0.8833 0.8122 0.8139 0.9738 0.7967 0.7595 0.2976 1.1621 1.8617 27 0.2615 1.7291 0.0507 1.8282 0.2580 1.9487 0.7334 0.7610 0.0454 1.7147 0.1560 1.8893 0.0480 1.8675 0.9928 0.9692 0.0774 1.1651 1.8264 0.3 0.9952 0.9268 0.0693 1.1028 1.2268 1.7305 0.7917 0.2234 1.0720 1.9036 0.2940 1.7801 0.1289 1.7165 0.7320 0.8813 26 0.1056 1.0429 10403 19 1.79 o C 0 0.2650 1.7440 0.4 10 1.1936 1.7641 0.8246 29 0.2545 1.8873 0.2 0.8087 0.8105 0. µT y la viscosidad del agua a 20 oC.7579 33 0.8300 0.7425 34 0.9077 0.0174 1.7950 0.2510 12 1.1 0.7486 0.0223 1.0198 1.0248 1.9976 0.1347 1.2903 1.7471 0.2168 13 1.0000 0.8447 0.9509 0.2201 1.9531 0.9761 0.7456 0.0667 18 1.7189 0.9015 25 0.1905 1.7753 0.0971 1.9247 0.9904 21 0.7133 Tabla 11. µ20ºC para diferentes temperaturas.9715 0.8656 0.7626 0.8318 0.8502 0.1590 1. .0747 1.0999 1.0149 20 1.7737 32 0.1231 16 1.8484 0. 0586 1.9890 0.9377 0.8913 25 0.7548 0.7502 33 0.9118 24 0.0859 1.8019 0.7818 31 0.2001 13 1.8053 0.7092 0.8410 0.7673 0.9399 0.8373 0.0325 1.9857 0.8193 0.7851 0.0560 1.9 10 1.80 o C 0.9577 0.8229 0.0274 19 1.2135 1.5 0.8579 0.2686 11 1.9600 0.0915 1.8355 0.7867 0.8336 28 0.0074 1.2795 1.2722 1.8934 0.8598 0.1499 1.7204 35 0.8734 0.8157 29 0.9183 0.0351 1.8560 0.8392 0.0300 1. .1085 16 1.8540 0.1202 1.7233 0.2068 1.0533 18 1.2831 1.8995 0.8954 0.7517 0.8794 0.0613 1.1714 1.2336 12 1.8 0.9646 0.7689 0. (Continuación).2101 1.1683 14 1.0640 1.2759 1.1469 1.0377 1.2371 1.9881 0.1438 1.8754 0.0025 20 0.7120 0.9421 0.2406 1.1746 1.9355 0.9161 0.9785 21 0.1172 1.9623 0.8975 0.7657 32 0.7106 0.9833 0.0802 17 1.7395 0.9333 23 0.0124 1.1114 1.7564 0.6 0.2406 1.7262 0.7884 0.7705 0.0099 1.7721 0.8774 0.8211 0.1377 15 1.1408 1.8175 0.7533 0.7380 0.8714 26 0.8036 0.7078 0.0050 1.8001 0.9204 0.7834 0.2035 1.2.9554 22 0.7247 0.7064 Tabla 11.0887 1.1810 1.7410 0.8521 27 0.7984 30 0.7349 34 0.2476 1.7 0.9140 0.7218 0.7364 0.1143 1.1777 1.0803 1. ............. L................... A..... Fecha:......81 LABORATORIO DE MECANICA DEL SUELO AREA DE INGENIERIA DEL TERRENO.. cm Volumen de la muestra..................................................................................................... γ.............. Parámetros de la muestra........................ h.. Determinación del índice de poros...... cm Area de la sección de la muestra.......................... Sondeo Nº: . cm3 Humedad........ cm Diámetro de la muestra...................... Ens....................... l............................................................................................ 1.......................... Descripción de la muestra: ............................................................................................................................ Localidad: ........ Vm =A×l................................................................................... DE INGENIERIA CIVIL DETERMINACION DE LA PERMEABILIDAD DE SUELOS CON EL PERMEAMETRO DE CARGA CONSTANTE Muestra Nº: ................................................................... P d=P/Vm ds=d/1+h Vs=ds/γ Vv=1-Vs e=Vv/Vs e2 e2/1+e e3/1+e Nº (g) (g/cm3) (g/cm3) (cm3) (cm3) - - - - ........................... 2....... Longitud entre aberturas piezométricas.......... DPTO................................................ Proyecto: ........ Cota: .................................................................... D....................................... cm2 Altura de la muestra.. tanto por uno Peso específico de las partículas sólidas............... Ensayado por: ................................................... H1 H2 H V t T µT/µ20ºC kT k20ºC (cm3) (s) (ºC) - (cm/s) (cm/s) (H1-H2) Nº (cm) (cm) µT V ×L . k 20 º C = kT A× t × H µ 20 º C 4. 10 100 9 90 8 80 Relación e vacíos Permeabilidad a 20ºC (cm/s) kT = (cm) 7 6 5 4 3 2 70 60 50 40 30 20 1 10 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Función de la relación de vacíos 9 10 0 1 10 Permeabilidad a 20ºC (cm/s) . Presentación de resultados.82 3. Cálculo de la permeabilidad Ens. 3. 12. estufa de secado. Aparato para tallar las muestras (las muestras también se pueden tallar a mano). El desplazamiento vertical descendente. Los dos parámetro más importantes que se pueden determinar en el ensayo de consolidación son: (1) el índice de compresión Cc (o alternativamente el coeficiente de compresibilidad. asociado con la disminución de volumen.83 Capítulo XII ENSAYO EDOMETRICO O DE CONSOLIDACION Se conoce por consolidación el fenómeno de compresión debido a la lenta extrusión de agua de los huecos en un suelo de grano fino. como la relación entre la consolidación que ha tenido lugar en ese tiempo y la total que haya de producirse. APARATOS Y MATERIAL NECESARIOS 1. espátulas. Se define el grado o porcentaje de consolidación para un estrato considerado.1). que indica la proporción de compresión bajo un determinado incremento de carga. 2. y (2) el coeficiente de consolidación.1. Se representa por U (%). etc. Edómetro (fig. k. av) que indican la compresibilidad del suelo. 12. pesafiltros.) Fig. como resultado de un incremento en la carga. Edómetro. Material vario de laboratorio (balanza. se conoce por asiento. en el instante t. . A partir de estos parámetros se puede estimar el coeficiente de permeabilidad. cuchillos. cv. se seca en la estufa y se vuelve a pesar para obtener el peso de la parte sólida. 3. se deberá aplicar durante un tiempo igual al aplicado cuando se requieren lecturas. se retira la muestra del edómetro. 5. CALCULOS 1. 1.2. Se recorta la muestra de forma que la pérdida de humedad sea mínima. al menos en los escalones de 0. blanda o muy blanda que conserve inalteradas las características de naturaleza. 0. sobrepasando el doble de la presión que se producirá sobre el terreno por la acción de la estructura. Se colocan escalones de carga en el edómetro para obtener presiones de 0. Parámetros de la muestra Se determinan los siguientes parámetros: . 15 y 30 minutos.5. Se monta la célula con las muestras y las piedras porosas. Se inunda la muestra con agua y se protege para evitar la evaporación. se puede continuar la experiencia descargando aplicando los escalones de 5. las presiones se mantendrán como mínimo durante 24 horas. DETERMINACION DE PARAMETROS DEL SUELO El suelo recortado se puede utilizar para determinar la humedad y el peso específico.5 y 0. 0. Las piedras porosas deben estar saturadas y las superficies interiores del edómetro humedecidas. Si se desea conocer las características de descarga.logaritmo del tiempo (consolidación secundaria). Si interesa obtener una mejor definición de ciertas zonas de la curva presión – índice de poros se pueden utilizar otros escalones de carga y descarga. etc.025 Kg/cm2. estado natural y propiedades mecánicas que poseía en su estado original. PROCEDIMIENTO 1. 0. y con intervalos de tiempo de 0. 1 y 5 Kg/cm2. Se ajusta el dial del extensómetro a cero.2. 8 horas. 0. 0. 0. 4. 4. Las lecturas continuarán al menos hasta alcanzar la segunda parte lineal característica de la curva espesor . Para suelos muy blandos la presión inicial será de 0.25. Una vez terminado el ensayo. De la muestra de ensayo se determina el peso inicial y el volumen inicial. 4. Para suelos con lenta consolidación primaria. Se anota la altura o cambio de altura de la muestra antes de aplicar cada incremento de presión. 1.05 Kg/cm2.2 Kg/cm2. Se coloca el conjunto montado en el dispositivo de carga y se aplica una presión inicial de 0. La presión se irá aumentando hasta que si se representa el cambio de espesor con el logaritmo de la presión resulte una línea recta. 2. se coloca dentro de la misma y se enrasa su cara superior para que coincida con los bordes del anillo. 10 Kg/cm2. 2. adecuándola al diámetro interno de la célula del consolidímetro. 7. 1. 6. Este ensayo se aplica a muestras de suelo arcilloso de consistencia media.1.84 MUESTRA 1.5. Cuando se apliquen incrementos de presión que no requieren lecturas. 1. medidos desde la aplicación de cada incremento de carga. 2.5.1.. 2. 2. se pesa. 8. 5. El cambio en el índice de huecos. Indice de huecos (inicial y final). para cada presión aplicada. 2. Se calcula dividiendo la altura de huecos por la altura de sólidos. - El asiento correspondiente al 50% de consolidación primaria.2). A partir de este gráfico se determina t50. El asiento correspondiente al mayor de los tiempos será mayor de 1/4 pero menor de 1/2 del cambio total en el asiento por el incremento de carga. La compresión que ocurre después del 100% de la consolidación primaria se define como compresión secundaria. (fig. restando el cambio el índice de huecos del índice de huecos antes de aplicar la correspondiente carga. se representa el acortamiento de la probeta frente logaritmo del tiempo (fig.2). para cada carga. el 0%. Se calcula dividiendo el peso de agua por el peso de suelo seco. - Para encontrar el asiento que representa el 0% de consolidación primaria seleccionando las deformaciones de dos tiempos cualesquiera con una relación de 1:4. para cada carga. que muestran una tendencia de línea recta. . se calcula el cambio en el espesor de la muestra en cada uno de los escalones de carga. El índice de huecos se puede calcular. - t50 es el tiempo necesario para que la muestra alcance el 50% de la consolidación primaria. para cada incremento de carga. Tiempo frente asiento Para cada incremento de carga (y para cada incremento de descarga. Indice de huecos Utilizando las lecturas inicial y final del dial de acortamiento. 12. 3. La intersección de estas dos rectas representa el asiento correspondiente al 100% de consolidación primaria. Grado de saturación (inicial y final). Se calcula dividiendo la altura de agua por la altura de huecos. se calcula dividiendo cada cambio en el espesor de la muestra por la altura de sólidos.85 - Humedad (inicial y final). Se dibuja una segunda línea recta tangente a la parte más pendiente de la curva asiento .logaritmo del tiempo. 12. 50% y 100% de consolidación primaria: - Para encontrar el asiento que representa el 100% de consolidación primaria para cada incremento de carga. si se registra este tipo de datos). es igual a la media de las deformaciones correspondientes al 0% y 100%. primero se traza una línea ajustada a los puntos que representan las lecturas finales. El asiento correspondiente al 0% de consolidación primaria es igual al asiento correspondiente al intervalo de tiempo más pequeño menos la diferencia en las deformaciones para los dos tiempos seleccionados. log p se denomina índice de compresión. p se denomina coeficiente de compresibilidad. en base a fórmula: cv = 0. Cc . que representa una medida de la compresibilidad del suelo. Cc = δe δ ( log p) La pendiente de la curva índice de huecos. se puede estimar la permeabilidad. log p. e frente a la presión. t50= Tiempo necesario para alcanzar el 50% de consolidación primaria. av = A partir de estos parámetros. frente lo siguiente: (1) índice de huecos.435Cc p siendo p la presión media del incremento:(p1+p2)/2. k: cv × av × γw 1+ e siendoγw el peso específico del agua. en un gráfico logaritmo de la presión. OTROS PARAMETROS La pendiente de la curva índice de huecos. H= Mitad del espesor de la muestra en el 50% de consolidación primaria (ya que la muestra drena por la parte superior e inferior). e.86 4. y (2) coeficiente de consolidación cv . k= .197 H 2 t 50 donde: cv= Coeficiente de consolidación. av: av = δe δp av se puede determinar a partir de Cc: 0. e frente al logaritmo de la presión. Coeficiente de consolidación Se puede calcular para cada incremento de carga para el cual se dispone de lecturas. PRESENTACION DE RESULTADOS Los resultados obtenidos en el ensayo de consolidación normalmente se presentan mediante la representación. en la misma hoja. 2. 50% y 100% de consolidación primaria. 12.87 Fig. . Cálculo del 0%. 88 LABORATORIO DE MECANICA DEL SUELO AREA DE INGENIERIA DEL TERRENO. DPTO. DE INGENIERIA CIVIL ENSAYO DE CONSOLIDACION Muestra Nº: ..................... Proyecto: ..................................................... Cota: ................................ Sondeo Nº: ....................... Localidad: .............................................................................................. Descripción de la muestra:.................................................................................................................. Ensayado por: ........................................................................................ Fecha:............................... 1. Datos de la muestra  Al inicio del ensayo Al final del ensayo Referencia tara Peso tara (g) t Peso tara + suelo + agua (g) t+a+s Peso tara + suelo (g) t+s Peso agua (g) a=(t+a+s)(t+s) Peso suelo (g) s= (t+s)-t Contenido en agua (%) h=100a/s Humedad promedio (%) hi = Peso anillo (g) Pt Peso anillo + muestra húmeda (g) Pth Peso anillo + muestra seca (g) Pts hf =  Ps = 100×(Pth-Pt)/(100+hi) Ps = Pts-Pt Pai = Ps×hi/100 Paf = Pth-Pts Peso muestra seca (g) Peso agua de la muestra (g) Diámetro de la muestra, D =.....................cm Area de la muestra, A=......................... cm2 Altura inicial de la muestra, Hi =...............cm Peso específico de los sólidos, γ =................ Altura de sólidos, Hs = (Ps/γ )/A=.................................................................................................... cm Variación en la altura de la muestra desde el inicio al final, ∂H=.................................................. cm Altura final de la muestra, Hf = Hi - ∂H =....................................................................................... cm Altura inicial del agua, Hai = Pai/A =.............................................................................................. cm Altura final del agua, Haf = Paf/A =................................................................................................. cm Indice de huecos inicial, ei = (Hi-Hs)/Hs =............................................................................................. Indice de huecos, ef = (Hf-Hs)/Hs =........................................................................................................ Grado de saturación inicial, Si =100×Hai/(Hi-Hs) = ......................................................................... % Grado de saturación final, Sf =100×Haf/(Hf-Hs) = ............................................................................ % OBSERVACIONES: .............................................................................................................................. ................................................................................................................................................................................... 89 LABORATORIO DE MECANICA DEL SUELO AREA DE INGENIERIA DEL TERRENO. DPTO. DE INGENIERIA CIVIL ENSAYO DE CONSOLIDACION (Continuación) 2. Datos de asiento en función del tiempo. Lectura del dial (×10-2mm) Fecha Hora Tiempo, t (min.) Escalón de carga (Kg/cm2) 0-0,1 0,1-0,2 0,2-0,5 0,5-1 1-2 2-5 5-10 0 0,1 0,25 0,5 1 2 4 8 15 30 Lectura del dial (x 10 -2 mm) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0,1 1 10 100 Tiempo (minutos) 1000 10000 90 LABORATORIO DE MECANICA DEL SUELO AREA DE INGENIERIA DEL TERRENO. DPTO. DE INGENIERIA CIVIL ENSAYO DE CONSOLIDACION (Continuación) 3. Indice de huecos Indice de huecos inicial, ei =............................................ Altura de sólidos en la muestra, Hs =........................ mm Presión aplicada Lectura inicial Lectura final Cambio de espesor Cambio índice de huecos Indice de huecos antes de la carga Indice de huecos p (Kg/cm2) Li (mm) Lf (mm) ∆H = Lf − Li ∆e = ∆H Hs ea e = ea − ∆e (mm) 0 0,1 0,2 0,5 1 2 5 10 4. Coeficiente de consolidación Altura inicial de la muestra, Hi =............................... cm Presión aplicada Altura antes de la carga p (Kg/cm2) Ha (cm) 0 0,1 0,2 0,5 1 2 5 10 50% de consolidación primaria Espesor muestra en U50 1/2 espesor muestra en U50 Tiempo en U50 Coef. de consolidación U50 2H=Ha-U50 (cm) H=2H/2 (cm) t50 (seg) cv =0,197H2/t50 (cm2/s) (cm) 91 LABORATORIO DE MECANICA DEL SUELO AREA DE INGENIERIA DEL TERRENO. DPTO. DE INGENIERIA CIVIL ENSAYO DE CONSOLIDACION (Continuación) 5. Presentación de resultados 100 90 Indice de huecos 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0,1 1 10 Presión (Kg/cm 2) 80 70 cv (cm2/s) 60 50 40 30 20 10 0 0,1 1 Presión (Kg/cm2) 10 . cuando éste no puede hincharse. debe ser tratada por separado. . APARATOS Edómetro (ver ensayo de consolidación. Carga: se refiere al esfuerzo total y no al esfuerzo efectivo. Se toma la muestra del suelo compactado. de modo que la presión de hinchamiento registrada debe ser máxima. Este ensayo proporciona una idea detallada para definir la presión de hinchamiento utilizando el método del edómetro. Para este ensayo se adopta la siguiente terminología: Presión de hinchamiento: es la presión que un suelo expansivo ejerce. Actualmente. el suelo debe ser compactado a la densidad que tenga en el campo y el contenido en agua deseado. 13.93 Capítulo XIII DETERMINACION DE LA PRESION DE HINCHAMIENTO DE LOS SUELOS EXPANSIVOS POR EL METODO DEL EDOMETRO La caracterización de los suelos expansivos "in situ" y remoldeados. no existe un consenso en la definición del potencial de hinchamiento (cambio de presión y volumen). aunque algunos experimentos cuantitativos de laboratorio y de campo se están adoptando en varios países. La pérdida de humedad durante la preparación de la muestra debe ser mínima. en un molde Proctor de compactación estándar. fig.1) PREPARACION DE LA MUESTRA 1. La nomenclatura de presión de hinchamiento es una pura tentativa y puede no tener el mismo significado que el atribuido por los físicos (fuerza de repulsión entre moléculas). presionando el anillo del edómetro sobre ésta y rellenando los huecos si hubieran quedado. El contenido de agua de la muestra debe ser aproximadamente igual a la humedad del suelo en el campo durante el verano más caluroso. Preparación de muestras remoldeadas En caso de muestras remoldeadas. 2. pero en condiciones extremas la carga superior puede variar dependiendo de las condiciones específicas y se puede adoptar una secuencia de carga diferente con inundación de la muestra hasta que se alcance el equilibrio. Carga El ensayo debe hacerse como mínimo para tres cargas distintas. . la muestra debe secarse previamente al aire en el caso de que existan sospechas de que el secado en el horno influya en su comportamiento. Los resultados típicos obtenidos en este ensayo se muestran en la figura 13. El medidor de carga del anillo debe estar en contacto con la cédula de la muestra sin excentricidad. tallándola y rellenando los huecos que hubieran podido quedar. 2. cuando el valor de la presión de hinchamiento se hace constante. RESULTADOS Para cada carga se toma la lectura del dial hasta que se alcance el equilibrio. El porcentaje de hinchamiento bajo cualquier carga se puede estimar establecidos el hinchamiento libre y el hinchamiento bajo carga. Preparación de muestras inalteradas Cuando se dispone de muestra inalterada. PRESENTACION DE RESULTADOS Los estudios sobre el comportamiento de los cambios de volumen de varios tipos de suelos inalterados y remoldeados en el edómetro indican que existe una relación lineal entre el porcentaje de hinchamiento y el logaritmo de la carga aplicada.94 Para el ensayo Proctor. en general desde el hinchamiento libre hasta 1 Kg/cm2. PROCEDIMIENTO 1. es decir. Esto queda garantizado mediante la representación gráfica de las lecturas de hinchamiento frente al tiempo en papel semilogarítmico cuando la curva de la gráfica se hace asintótica con el eje de las abscisas (escala del tiempo). Montaje El anillo del edómetro junto con la muestra se coloca entre las dos piedras porosas secas y provistas de papel filtro entre la muestra y la piedra porosa. se ajusta el diámetro de ésta al del anillo.1. Se inunda la muestra con agua destilada y se deja hinchar bajo una carga determinada. Este montaje se coloca en el aparato de carga. Este valor representa la presión de hinchamiento de equilibrio. Gráfica de presión de hinchamiento frente al porcentaje de hinchamiento. .95 Fig.1. 13. ..................... Ensayado por: ...96 LABORATORIO DE MECANICA DEL SUELO AREA DE INGENIERIA DEL TERRENO...........................) 0 0 100 Hinchamiento (%) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0................ Sondeo Nº: ....................... t (min.............................. Datos del hinchamiento en función del tiempo........................................... 1.........1 1 Presión (Kg/cm2) 10 ................... Cota: ................ DPTO............ Fecha:........................ Proyecto: .......... Lectura del dial (mm) Fecha Hora Carga (Kg/cm2) Tiempo...01 0. Localidad: ........................................................................................................ DE INGENIERIA CIVIL EVALUACION DE LA PRESION DE HINCHAMIENTO POR EL METODO DEL EDOMETRO Muestra Nº: .................................................................................................... Descripción de la muestra: .. pesasustancias. estufa de secado. calibrador.2 Kg/cm2 (consistencia rígida). se define como la carga máxima obtenida por unidad de área o la carga por unidad de área en el 20% de deformación axial. cronómetro. Los valores típicos son los siguientes: < 0.97 Capítulo XIV ENSAYO DE COMPRESION SIMPLE La resistencia a la compresión simple qu. Aparato de compresión simple.5 – 1 Kg/cm2 (consistencia media). 0.25 Kg/cm2 (consistencia muy blanda). 3. 2. 2 – 4 Kg/cm2 (consistencia muy rígida). para suelos cohesivos y saturados.1. 14. cualquiera que se alcance primero durante la deformación de un suelo cohesivo saturado. 1. se toma como la mitad de la resistencia a la compresión simple. Material vario de laboratorio (balanzas. Prensa para rotura de probetas de suelo. La resistencia a la compresión simple de las arcillas depende de su consistencia.1). La cohesión sin drenaje cu.) Fig. .0.5 Kg/cm2 (consistencia blanda). etc.25 . Aparato de corte para tallar las muestras inalteradas y molde para preparar las remoldeadas. > 4 Kg/cm2 (consistencia dura). 14. (Fig. APARATOS Y MATERIAL NECESARIOS 1. 0. Se define la susceptibilidad de una arcilla como el cociente entre las resistencias a compresión simple de las muestras inalteradas y amasadas sin pérdida de humedad. En caso de muestras inalteradas. Se coloca la muestra centrada sobre la placa inferior. 3. 2. Se coloca la muestra centrada en la placa inferior. . se ajusta la placa superior a la muestra y se pone a cero el indicador de deformación. Al final del test se hace un esquema de la muestra indicando la forma de rotura. Cuando se quiere ensayar probetas remoldeadas. Se ajusta el aparato de carga cuidadosamente de modo que la placa superior esté en contacto con la muestra. PROCEDIMIENTO 1. Antes del ensayo se hace una estimación de la carga para ese suelo. 2. La relación de la altura al diámetro o lado de la base deber ser aproximadamente igual. Después de 1/2 minuto. Con control de la deformación 1. Se regula le relación de deformación para que la rotura ocurra en un tiempo en un tiempo comprendido entre 1 y 10 minutos. Con control de la tensión 1.98 PREPARACION DE LA MUESTRA 1. La carga que se aplica es de 1/10 a 1/15 de la carga estimada. Conforme progresa el ensayo será obvio si para romper la muestra se necesitan más de 15 o menos de 10 incrementos de carga por lo que estos incrementos se ajustan convenientemente. 3. Entre cada incremento de carga debe pasar 1/2 minuto. Se determina la humedad. 2. Se registran los valores de deformación y de cargas cada 30 segundos hasta que las cargas comiencen a disminuir o hasta llegar a una deformación axial del 20% (lo que antes suceda). 4. se medirá el ángulo de inclinación de dicho plano. 3. La pérdida de humedad deberá ser mínima. Se hace un esquema de la muestra rota. La probeta será de sección aproximadamente constante. 4. Se acciona la prensa de modo que la velocidad de deformación unitaria esté comprendida entre 1/2 y un 2% por minuto. y no inferior. Se determina la humedad de la muestra. se reproducirán las mismas condiciones de humedad y densidad con las que se desee efectuar el ensayo de rotura. La dimensión más pequeña (diámetro o lado) será de 35 mm y la mayor partícula de la muestra será menor de 1/5 de dicha dimensión. mediante un calibrador. Si la rotura se produce a través de un plano inclinado. se lee la deformación y se coloca otra carga sobre la muestra igual a la primera. circular o cuadrada y eje perpendicular a dicha sección.1 mm. 2. 2. Se lee la deformación antes de cada incremento de carga. el tallado y preparación debe ser tal que produzca la menor perturbación posible. a 2. Se mide la altura y el diámetro o lado de la probeta con una precisión de 0. Repetir este proceso hasta que se produzca la rotura o hasta el 20% de deformación. Se pone a cero el indicador de deformación. Datos de la muestra. . la deformación unitaria axial se obtiene dividiendo el cambio en la longitud de la muestra ∆L. la humedad h y la densidad seca ds. ε= ∆L L0 Conforme se aplica una carga a la muestra. 2. Datos de contenido en humedad.99 DATOS 1. Datos de la compresión. por la longitud inicial de la muestra L0. el volumen V y la relación altura-diámetro. aumenta un poco la superficie de su sección. que se calcula para cada carga: A = A0 1-ε donde A0 es el área inicial de la muestra. Peso de la muestra. 2. Lecturas del dial de deformación (opcional). t. D0. - Diámetro de la muestra. La deformación aplicada a la muestra se puede obtener directamente a partir de las lecturas del dial de deformación ( ∆L ) o bien. También se determinan la densidad húmeda d. l. ∆L . P. Lecturas del dial del anillo. CALCULOS 1. restando la lectura del dial de anillo(l) al producto entre la velocidad de deformación (v) por el tiempo (t): ∆L = (v × t ) − l Para cada carga aplicada. L0. Altura inicial de la muestra. Parámetros de la muestra. - Velocidad de deformación. Cálculos de la compresión. v. Tiempo. Se determinan el área inicial de la muestra A0. B) Muestra remoldeada.4 B 0. se toma como el valor más alto de carga por unidad de área o la carga por unidad de área en el 20% de deformación. 25 . es la mitad de la resistencia a la compresión simple. en abscisas las deformaciones y en ordenadas.2). RESULTADOS 1. A) Muestra inalterada.100 Para cada carga aplicada. q cu = u 2 3.8 A 0. Gráfico de carga por unidad de área frente a deformación unitaria.6 0. en su caso. Para suelos cohesivos y saturados. las cargas por unidad de área (fig. multiplicando la lectura del dial del anillo por el factor de calibrado de dicho anillo. se calcula la carga axial. cualquiera que se alcance primero.2. Compresión (Kg/cm2) 1 0. 14. 14. La carga por unidad de área se calcula dividiendo esta carga por el área de la sección.2 0 0 5 10 15 20 Deformación unitaria (%) Fig. Se representa gráficamente. La resistencia a la compresión simple qu. Se añade al informe el esquema de la forma de rotura y el ángulo de inclinación del plano de rotura. la cohesión sin drenaje cu. 2. ...................................................... Localidad: ..................................................... a=(t+s+a)-(t+s) ............................................................................... Datos de la muestra Tipo de muestra...........................................................................................101 LABORATORIO DE MECANICA DEL SUELO AREA DE INGENIERIA DEL TERRENO.................................................................. s=(t+s)-t ......... cm3 Peso de la muestra... g Peso de la muestra seca al horno................................................................................................................................................... t ........................................................................................................g Densidad seca de la muestra..................... d (P/V)....................... h= 100×a/s................................% Tara nº................................ P..............................................................................................................g/cm3 100 + h ............................ V (A0 ×L0).............. t+s...................g Peso de agua........... Fecha: ........................................................................ D0............................................................... Cota: .cm2 Altura inicial de la muestra.................... DPTO.......... Volumen de la muestra....................................................................................................................................................g Peso de suelo seco más peso de la tara.......g Peso de la tara.......... Diámetro de la muestra.................................................................................................... L0..............cm Area inicial de la muestra........................ Descripción de la muestra:....................................................................................... A0................................ Peso de suelo húmedo más peso de la tara................................ Sondeo Nº:...... Ensayado por:..................................... g Densidad húmeda de la muestra.............................................cm Relación altura-diámetro..................... t+s+a.........g/cm3 Humedad inicial de la muestra........ Proyecto: ............... ds = d × 100 ... DE INGENIERIA CIVIL ENSAYO DE COMPRESION SIMPLE Muestra Nº:....... L0 /D0................. 1....... ........... Datos de compresión Factor de calibrado del anillo......102 2..... v......Kg/mm Velocidad de deformación................... mm/min Tiempo (min) t Desplazamiento Lectura del Lectura de acortamiento anillo (mm) (mm) l ∆H = v × t ∆L = ∆H − l Deformació n unitaria ε= ∆L L0 Sección (cm2) A= A0 1− ε Compresión axial (Kg/cm2) Q= l × fc A . fc...... .........................................Kg/cm2 Cohesión sin drenaje...Kg/cm2 Observaciones: .......................2 0...............................................................................6 0.....3 0.....................7 0.....4 0...................................... Resultados 1 0............................. .........................................5 0.................................................................9 Compresión (Kg/cm2) 0............ .......................................................103 3.......1 0 0 5 10 15 20 25 Deformación unitaria (%) Forma de rotura: Resistencia a la compresión simple.......................................................... .8 0.................................. qu........ cu.. . la resistencia a la tensión tangencial.25 a 0. constituyen los tres métodos para estudiar la resistencia al corte de un suelo en el laboratorio. al que tiende a hacerse constante cuando aumenta la deformación. es decir: τ = c + σ tan φ Se define la tensión tangencial “en el pico” como la tensión tangencial máxima. Según la ley de Coulomb. En arenas finas. Los valores de ángulo de rozamiento interno en el pico. varían entre 37º y 60º. muy lentamente para que no se desarrollen presiones de poros en la muestra. La fuerza de corte se aplica después del asentamiento aplicada. CU: Ensayo con consolidación y sin drenaje (prueba rápida-consolidada). σ multiplicado por la tangente del ángulo de rozamiento interno. La tensión tangencial “residual” es el valor de esta tensión.12 a 0.12 Kg/cm2 para una consistencia muy blanda. Los valores típicos de cohesión para una arcilla dependen del grado de consistencia: < 0. de 1 a 2 Kg/cm2 para una consistencia muy rígida y > 2 Kg/cm2 para una consistencia dura. de 0. La fuerza de corte se aplica antes de que la muestra esté consolidada bajo la carga normal aplicada. τ a lo largo de un plano de deslizamiento es igual a la cohesión más el valor de la presión normal a dicho plano. para una arena gruesa y densa bien graduada. 2. UU: Ensayo sin consolidación y sin drenaje (prueba rápida). φ .105 Capítulo XV ENSAYO DE CORTE DIRECTO Junto al test de compresión simple y al ensayo triaxial. mientras que en el ensayo de corte directo es una fuerza de corte a lo largo de una superficie horizontal predeterminada. Existen tres tipos básicos de ensayo de corte directo: 1. La fuerza de corte se aplica.25 Kg/cm2 para una consistencia blanda. En este ensayo se determinan los valores de la cohesión (c) y el ángulo de rozamiento interno (φ ). de 0. uniformes y densas este ángulo varía entre 33º y 45º. de 0. . CD: Ensayo con consolidación y con drenaje (prueba lenta). después del asentamiento producido por la carga normal aplicada.5 a 1 Kg/cm2 para una consistencia rígida. producido por la carga normal 3. La variación en menor si consideramos el ángulo de rozamiento residual. siendo un valor típico el de 30º. En estos dos últimos la fuerza que se aplica es de compresión. tanto en el pico como residuales.5 Kg/cm2 para una consistencia media. Pistón para compactar el suelo (si ello ha de hacerse). 15. 2. deberán ser compactadas hasta las condiciones de densidad y humedad deseadas. Preparar la muestra de modo que la pérdida de humedad sea despreciable. Se puede compactar directamente sobre el aparato de corte directo o en un molde mayor y después se recorta. PREPARACION DE LA MUESTRA 1. El diámetro mínimo para muestras circulares o la anchura mínima para muestras rectangulares es de 50 mm.1). 5. 3. cronómetro. El espesor mínimo es de 12. (Fig. Si se utiliza una muestra inalterada. 15. calibrador.) Fig. Aparato de corte directo. etc. Determinar el peso inicial de la muestra para el cálculo posterior de la humedad inicial. La relación mínima diámetro-espesor o anchura-espesor es de 2. 4. 2. Equipo general de laboratorio (balanza. Si se utilizan muestras remoldeadas.5 mm.106 APARATOS Y MATERIAL NECESARIOS 1. Se recortan las muestras para que se ajusten al diámetro interno del aparato de corte directo. estufa de secado. . 3.1. pesasustancias. deberá ser lo suficientemente grande para proveer un mínimo de 3 muestras. Esquema de la caja de corte del ensayo de corte directo. El ensayo continúa hasta que la fuerza de corte es constante o hasta que se alcance una deformación del 10 % del diámetro original de la muestra. Al final del test. 3.25 mm. . para permitir que la muestra se puede cortar.107 PROCEDIMIENTO 1. Se inserta la muestra en la caja de corte y se aplica la carga normal. Se repite el procedimiento para dos o más muestras con diferentes cargas normales. Se rellena la caja de corte de agua de modo que cubra la muestra. Se permite al menos el 95% de consolidación antes de aplicar el próximo incremento. (ver capítulo X). Cuando se ha aplicado del 50 al 70% de la fuerza estimada para el ensayo. altura y peso de la muestra. 6. Para un ensayo con consolidación se debe dejar consolidar la muestra bajo la fuerza normal apropiada. se utilizan incrementos de un cuarto del incremento inicial. se seca al horno y se pesa para determinar el peso de sólidos. Conforme se acerca el momento de parar. se reduce el incremento a la mitad del incremento inicial o 5% de la fuerza máxima estimada. Se mide el diámetro. se retira la muestra de la caja de corte. t50 t50 = tiempo requerido para que la muestra alcance el 50 % de consolidación bajo la fuerza normal. la razón de desplazamiento se puede determinar aproximadamente dividiendo la deformación de corte estimada en la tensión tangencial máxima por el tiempo estimado para el ensayo. En un ensayo con control de la tensión. 4. Separar la parte superior e inferior de la caja de corte por un intervalo de 0. En el ensayo con consolidación y drenaje. Se continúa el test hasta que la tensión tangencial es constante o hasta que la deformación de corte es el 10 % del diámetro original. 5. Se ponen a cero los indicadores de desplazamiento horizontal y vertical. En un ensayo con control del desplazamiento. El desplazamiento horizontal aplicado será del orden de 0. Durante el proceso de consolidación se registran las lecturas de desplazamiento normal antes de cada incremento de la fuerza normal en el tiempo apropiado.13 mm/min. El tiempo empleado en el ensayo será aproximadamente: donde: tiempo del ensayo = 50 . Se permite el drenaje y la consolidación. la aplicación de la fuerza de corte es muy lenta para asegurar una completa disipación de la presión de poros. La caja de corte se rellena de agua para ensayos saturados y se aplica la fuerza de corte. se comienza con incrementos en la fuerza de corte de aproximadamente el 10% del máximo estimado. 2. densidad húmeda. Las fuerzas de corte horizontal se pueden calcular multiplicando cada lectura del dial por el factor de calibrado del anillo que tiene el aparato. Datos sobre la muestra Diámetro de la muestra.108 Tabla 15. . Peso de la tara.1. lecturas del dial vertical. Cada tensión de tangencial se calcula dividiendo la fuerza horizontal por el área inicial de la muestra. Pasos a seguir para cada tipo de ensayo de corte directo. Peso de la muestra seca al horno (al final del test) más la tara. Altura inicial de la muestra. por el área inicial de la muestra. Ensayo Pasos a seguir UU 1–3–5–6 CU 1 – 2 – 3 –5 – 6 CD 1 – 2 – 3 – 4 –5 – 6 REGISTRO DE DATOS 1. Tensión tangencial La tensión normal se puede determinar dividiendo la carga normal (incluye el peso del bloque de carga y la fuerza normal que se aplica externamente). lecturas del dial de desplazamiento horizontal (opcional) y lecturas del anillo del aparato. Estos datos se obtienen para cada una de las muestras analizadas a diferentes cargas normales. Peso de la muestra al comienzo del test. 2. Parámetros de la muestra Volumen y área inicial de la muestra. CALCULOS 1. Estos cálculos se completan para cada muestra analizada a diferentes cargas normales. factor de calibrado del anillo. Contenido inicial en agua: Peso de la muestra húmeda. Datos de la tensión tangencial Velocidad de corte. 2. contenido en agua y densidad seca. 15. Esta se determina como la tensión tangencial que corresponde al pico del gráfico o como la tensión tangencial en el 10 % de desplazamiento del diámetro original. 15. Se pueden dibujar los dos gráficos juntos colocando el desplazamiento de corte como abscisa común. Fig. . cualquiera que se alcance primero en el ensayo.109 3. Gráficos de tensión tangencial y cambio de espesor de la muestra frente al desplazamiento de corte. Para cada muestra se representan gráficos de tensión tangencial frente desplazamiento de corte horizontal y cambio de espesor frente desplazamiento de corte horizontal (fig. Gráficos de cambio en el espesor de la muestra y tensión tangencial frente desplazamiento de corte.2. Con estos gráficos se pueden evaluar la tensión tangencial máxima para cada muestra.2). 3. para cada muestra analizada. φ es necesario preparar un gráfico de tensión tangencial máxima (ordenada) frente tensión normal (abscisa). c y ángulo de rozamiento interno. φ (fig. El ángulo entre la línea recta trazada y una línea horizontal da el valor del ángulo de rozamiento interno.110 4. Gráfico de tensión normal frente tensión tangencial. esto es. 15. cohesión. 15. 4 . Se dibuja una línea recta que se ajuste a los puntos representados y se extiende hasta interceptar el eje de ordenadas. Este valor corresponde a la cohesión c (fig. Se suele utilizar la misma escala en abscisas y ordenadas. Tensión tangencial 2 τ = c+σ tanφ 1 φ c 0 0 1 2 3 Tensión normal Fig.3). Curva tensión normal frente tensión tangencial máxima Para evaluar los parámetros de resistencia al corte. 15.3). ................................................................................................. h= 100×a/s................................................................................................................... t+s............. Sondeo Nº:........... g Peso de la muestra seca al horno.................... PT.................... Peso de suelo húmedo más peso de la tara.............g Densidad seca de la muestra......................................... DE INGENIERIA CIVIL ENSAYO DE CORTE DIRECTO Muestra Nº:.............. Cota: .......................g Peso de la tara.......................................................... 2 h...................g Peso de suelo seco más peso de la tara......... A........................................................ Descripción de la muestra:.......... s=(t+s)-t ................................... g Peso de la muestra más tara...............111 LABORATORIO DE MECANICA DEL SUELO AREA DE INGENIERIA DEL TERRENO...................... Fecha: ........... 5 h..................... ds = d × 100 .. t+s+a................................................................................. Ensayado por:.....cm2 Altura inicial de la muestra.............. 5 min.........g/cm3 100 + h 2........ D/L............................................. Tipo de ensayo........................................... 1............... T......................cm Relación diámetro ............................altura........................................................................% Tara nº.............................. 24 h...........................................................................g/cm3 Humedad inicial de la muestra.......................................T)................ D........... Localidad: .................................................................................................................................... Diámetro de la muestra.................. 1 h....................................................... Datos de la muestra Tipo de muestra............................................... g Peso de la muestra....................................................... L........... Volumen de la muestra....................................................... P (PT .................................................. d (P/V).............................................................................................. g Densidad húmeda de la muestra..................... 30 min........................ cm3 Peso de la tara........ Proyecto: ...................................g Peso de agua.................................. a=(t+s+a)-(t+s) ............. Asiento durante la consolidación Tiempo Asiento (mm) 15 s 30 s 1 min.................................... DPTO.......... ..........................................cm Area inicial de la muestra.............................................. t ................................ V (A ×L).................... .. fc.. mm/min Tiempo (min...112 3. σ ... Kg/mm Velocidad de corte.... A.........) Desplazamiento horizontal (mm) t ∆H = v × t Lectura del dial Lectura del dial vertical (mm) del anillo (mm) - l Fuerza de corte (Kg) Tensión tangencial (Kg/cm2) Fc = fc × l τ = Fc / A Observaciones: Se supone que la superficie de ruptura se mantiene constante....... Tensión normal... Datos de tensión tangencial....... /cm2 Factor de calibrado................... Kg/cm2 Area de la muestra........... v................ ................. .......... º .. cp........5 1 0....Kg/cm2 Cohesión residual..5 2 2.........5 4 3.....º Angulo de rozamiento interno residual.......... 4 Tensión tangencial (Kg/cm2) 3..5 1 1..5 3 Tensión tangencial (Kg/cm2) Desplazamiento horizotal (mm) 4 3 2 1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 2 Tensión normal (Kg/cm ) Cohesión en el pico.5 2 1..5 1 1.............5 4 Cambio de espesor (mm) Desplazamiento horizotal (mm) 2 1. φr.... φp..........................5 3 3....................5 2 2.......5 1 0.....5 0 0 0...........5 3 2....... Kg/cm2 Angulo de rozamiento interno en el pico........... Resultados...5 0 0 0..............113 4....... cr. . Ahora ensayamos otras dos probetas de la misma muestra. σ3 producida por el agua confinante antes mencionada. La fuerza vertical necesaria para volver el pistón al contacto con el cabezal. obtendremos otras presiones verticales de rotura. éstos deben tener una tangente común. y como consecuencia el asentamiento vertical. tomada de un terreno. incluida dentro del terreno original (un diferencial de suelo). Cuando se produce la rotura conocemos cual es la presión externa. Si consideramos la misma muestra. la rotura se produce cuando en algún plano. que son el lugar geométrico de los puntos que representan las tensiones correspondientes al haz de planos que contienen a la tensión principal de rotura para cada presión externa. En un punto cualquiera de un cuerpo continuo. provocando presiones laterales. se opone a la deformación antes mencionada y reacciona.115 Capítulo XVI ENSAYO DE COMPRESION TRIAXIAL INTRODUCCION Si aplicamos una carga vertical sobre una muestra. σ3. que se conoce como recta de Coulomb. Estas presiones originan. Esta presión hidrostática se designa con el nombre de presión externa. pero sin sufrir tensión la muestra. existe la combinación de tensiones definida por dicha envolvente. generalmente de plástico transparente llamado “perpex”. actuando en cada una con otra presión externa diferente. σ3 a la muestra por medio del agua con que se rellena la cámara comprendida entre el cilindro exterior. en un grado que dependerá de la carga aplicada y de la naturaleza del suelo que estamos estudiando. un aumento de la resistencia del material que conforma la probeta considerada. dada su proporcionalidad. por tanto. que pase por dicho punto. lograda a través de un pistón cuidadosamente ajustado. también llamada envolvente de Mohr. Este fenómeno se “copia” en el aparato de triaxial aplicando una presión hidrostática. La diferencia de cada σ1 y σ3 es el diámetro de los círculos de Mohr. dicha muestra se comprimirá según el eje vertical y sufrirá una deformación negativa de manera lateral. y la muestra de suelo recubierta por su membrana. el pistón sube debido a la presión del agua sobre su base. y una presión vertical. que reducen la deformación longitudinal. σ1. veríamos que la presencia de dicho terreno alrededor de la muestra en cuestión. Si situamos sobre la línea de abscisas los puntos σ1 y σ3 de cada ensayo medidos y trazamos los círculos de Mohr. se resta de la fuerza total vertical. A la diferencia anterior también se le llama tensión desviadora. y le aplicáramos la misma carga. la cual se puede considerar lineal hasta tensiones normales de alrededor de 10 Kg/cm2 y cuya ecuación es: τ f = c + σ × tg (φ ) . Al aplicar la presión externa. el módulo de Poisson y el ensayo K0. aunque se pueden diferenciar los siguientes grupos: • • • • • • • Ensayos de muestras saturadas o parcialmente saturadas. a los que se les denomina presiones totales. Ensayos con distintas densidades iniciales. sin que aparezcan zonas de discontinuidad en ella. en él predominan las grietas paralelas a la dirección de la tensión principal mayor. siempre existe un plano de corte claro y no existe periodo de fluencia o este es extremadamente pequeño. Los cálculos efectuados igual que antes. c es una constante llamada cohesión de un suelo y σ es la tensión normal al plano de rotura. Si trazamos el círculo que pasa por el origen y es tangente a la recta de Coulomb. Para valores intermedios de la presión de consolidación. se puede dividir en dos grandes grupos: - Rotura frágil. CLASE DE ROTURA En cuanto a la forma de la rotura que se puede dar en los suelos sometidos a ensayo triaxial. σ1’ y σ3’. Cuanto más cementado está un material. y dentro de un contexto general. Ensayos a presión lateral efectiva constante. En este tipo de rotura aparece un pico en la resistencia y un valor residual. y bajo deformaciones muy pequeñas. podemos restarles la presión intersticial. su diámetro será igual a la resistencia a la compresión simple. En general. Ensayos de cargas cíclicas que simulan efectos de presiones dinámicas o intermitentes (terremotos). se presenta este tipo de rotura. Ensayos con deformación lateral nula.consolidados. Ensayos con drenaje total o parcial drenados o drenados . la rotura se produce a través de un plano inclinado. Se presenta cuando la presión de consolidación es alta. Se utiliza para calcular el módulo de deformación. pero con las presiones efectivas nos dan la cohesión efectiva. Ensayos de medida de presiones intersticiales. . u y obtener las presiones efectivas.116 Donde τf es la resistencia al esfuerzo cortante de un suelo. En esta rotura el punto de corte se ve nítidamente. TIPOS DE ENSAYOS Dada la versatilidad que presenta este ensayo y la cantidad de variables que se pueden investigar. cuando la presión de consolidación es baja. - Rotura dúctil. En general. su rotura es más frágil. y se presenta después de ella un desmoronamiento de la resistencia. la resistencia permanece constante una vez alcanzada una deformación determinada. la rotura ocurre de un modo brusco. φ es una constante llamada ángulo de rozamiento interno. La muestra se limita a deformarse. Antes de representar los puntos σ1 y σ3. sin presión externa. c’ y el ángulo de rozamiento interno efectivo. existen muchas clases de ejecución. φ’. a la zona de confinamiento o a la zona de consolidación. que resista presión. Los dos últimos son los que explican en el presente manual. aunque se consuma mucho caudal (en total no mayor de 250 cc de promedio). para todo el sistema triaxial.1. ELEMENTOS PRINCIPALES DE UN EQUIPO TRIAXIAL Todo equipo triaxial se compone de los siguientes elementos: 1. manda la presión. Sistemas de presión. Esta presión se transmite a un depósito con agua que. Sistema de presión lateral. metemos el extremo del tubo de goma “B” (figura 16. . quitando previamente la pinza Figura 16. con consolidación previa y medida de presiones intersticiales. donde la presión se consigue por medio de un bombeo de aceite a través de un “baypass” que deja pasar el aceite hacia un depósito. El aceite que no puede pasar produce una presión que es función del peso colocado. para poder fijar la presión de trabajo al valor deseado. Nuestro equipo dispone de tres de estos sistemas. Figura 16. sin aire disuelto.117 • • Ensayos sin drenaje. esta presión se podrá variar desde 0. la transmite por medio de un conducto hacia la celda triaxial que.2. Frasco de agua desaireada. al ser incompresible. Normalmente.1 Kg/cm2 hasta 12 Kg/cm2. introducimos del orden de 5 litros de agua destilada.1). 2. Ensayos sin drenaje y sin consolidación. Son de bomba de aceite (figura 16.2). Son sistemas ideados para poder dar una presión estable y permanente a la célula triaxial. Frasco de agua desaireada. a su vez y por medio de una serie de llaves. dependiendo de la cantidad de pesas colocadas en el mismo. tanto para el confinamiento como para la presión de cabeza-cola. Sirve para tener siempre a punto agua no comprensible. Puesta a punto: En un recipiente de vidrio. así producida. Lentamente.00005 mm/min hasta valores altos. Esta lectura se obtiene mediante anillos dinamométricos o. pero no dejara pasar aire al agua. El globo de goma se irá desinflando y. con un transductor de carga digital que nos da continuamente el valor de la carga mediante un panel de lectura electrónico. del orden de 1. se irá produciendo el vacío en el frasco. Además. Prensa triaxial. Las probetas para ensayos triaxiales y permeabilidades pueden ser tanto inalteradas como remoldeadas. Por último. Tallado de probetas inalteradas. Una vez el frasco lleno. y así podremos calcular las presiones efectivas que son las que nos interesan en la mayoría de los casos. PREPARACION DE PROBETAS PARA ENSAYOS TRIAXIALES. Prensa de ensayo.5” (38 mm) y una altura de 3” (76 mm). En este momento el globo de goma se inflará dentro del frasco hasta igualar la presión con el exterior. y a través del tubo de forma capilar. se dispondrá de un aparato que nos permitirá conocer el valor de las presiones intersticiales de la probeta. al mismo tiempo. lo que nos permitirá calcular la deformación en los puntos que interese. Las probetas inalteradas se tallaran de con un diámetro de 1. del orden de 0. 1. tanto para compresión como en ensayos de extensión. Obturamos con la pinza el tubo “A”. 3. irá cayendo agua desaireada en el frasco. como en nuestro caso.118 obturador de este tubo. Quitamos la pinza que tiene el tubo “A”. tiene que ser de velocidad controlada y se debe poder mantener constante la velocidad de deformación desde valores muy pequeños. apretando fuertemente para asegurar la estanqueidad y manteniendo el vacío durante unos 20 a 30 minutos. en la parte de entrada de vacío al frasco y desconectamos el mismo de la bomba de vacío. Figura 16. y debe llevar un mecanismo que nos permita leer la carga axial impuesta a la probeta en todo momento. Cuando se tallan probetas inalteradas lo ideal es que se puedan sacar cuatro probetas de la misma altura. Suele ser de una capacidad de 10000 Kg de carga. conectamos dicho tubo a una bomba de vacío y se pone ésta en funcionamiento.27 mm/min. para que extraiga bien el aire contenido en el agua. la prensa debe poseer un mecanismo que nos dé el desplazamiento de la probeta respecto al sistema de carga a lo largo del ensayo. obturamos con la pinza el tubo “B”. La prensa donde se efectúa el ensayo. de las cuales se ensayaran tres y la cuarta quedará en reserva para ensayarla sólo si es necesario. Es aconsejable que las probetas se tallen de la misma altura y si . seguiremos así hasta que éste se llene.3. Una vez anotados estas mediciones. Cuando tengamos las cuatro probetas talladas. tendremos las cuatro probetas. Cuando se reciban las muestras inalteradas. Ensayos triaxiales con muestras compactadas. y calcularemos el agua a añadir. Una vez talladas las caras. la densidad máxima del Proctor.5” aproximadamente. 2. Estas variaciones podrían dar lugar a una dispersión en los resultados del ensayo. Determinaremos su humedad higroscópica y. Una vez limpia la muestra inalterada de vendas y parafina. Si es un testigo de sondeo de 85 mm de diámetro. una vez registradas. meteremos la muestra en un recipiente hermético para evitar cambios de humedad. “acostaremos” cada cilindro en la cuna de refrentado y. En el impreso “A”. Con una segueta o un cuchillo de hoja recta. las pesaremos una por una y lo anotaremos en el impreso “A”. la humedad inicial del suelo. podemos tallar dos probetas de la misma altura y cortarlas por la mitad. mediremos su diámetro en el centro del cilindro y su altura y lo anotaremos en el impreso correspondiente. Si utilizamos una longitud de muestra excesivamente alta. pesaremos 200 gr en una cápsula idónea. que se tamizará sobre el tamiz ASTM Nº4. Una vez secado el suelo al aire. ya que un porcentaje elevado de ensayos Figura 16. con objeto de obtener probetas perfectamente geométricas. de alturas muy próximas. las caras de la probeta hasta dejarlas con una forma totalmente cilíndrica y un diámetro de 1.119 no es posible. A continuación. anotaremos en las casillas correspondientes el volumen del molde (que suele ser 87 cm3). las enfundaremos en las membranas de látex. Es muy importante que el operador sea muy cuidadoso. se tallará una probeta a cada altura y anotaremos la longitud de cada una de ellas. refrentaremos los extremos de cada cilindro. No se pueden dar normas precisas de cómo tallar las probetas inalteradas. se cortarán unos trozos de unos 10 cm de altura. En ensayos con probetas de 1. en el apartado de compactación de probetas. a continuación. En el molde tripartido colocamos un disco . La muestra puede ser un testigo de sondeo o una muestra cúbica. el peso de la muestra (para probetas de 1. en cuanto a la presión de consolidación u otras propiedades físicas. y sin pérdida de tiempo.4. hasta que las bases queden perfectamente planas y con una altura de 3”.5” de diámetro será de 200 gr) y la humedad óptima. prepararemos del orden de 2 Kg de muestra. según los casos. lo aconsejable es que tenga las dimensiones de 30 × 30 × 30 cm. añadiremos el agua calculada y amasaremos hasta su perfecta homogeneización. Si el testigo tuviese una longitud insuficiente. sacaremos las probetas de la cámara húmeda. Tallado de las muestras. de modo que con solo 20 cm de muestra. Si es una muestra cúbica sacada de un pozo. lentamente y con mucho cuidado.5”. bien realizados depende del tallado o fabricado de las probetas triaxiales. se irá cortando. Cada uno de estos trozos los colocaremos en el torno y apretaremos los pernos ligeramente para que la muestra quede sujeta. las numeraremos del 1 al 4. con sumo cuidado. pero siempre es aconsejable disponer de cuchillos de hoja recta y afilada. pueden cambiar las condiciones del suelo. se meterán inmediatamente en cámara húmeda y todo el proceso de tallado se realizará dentro de la cámara con una humedad relativa entre el 90 y 95%. sellándolas con los discos de PVC por los extremos para evitar perdidas de humedad. El procedimiento de ejecución del ensayo es el siguiente: 1.5. con una dispersión inferior a 2 ó 3 gr.5”. Compactador del aparato de compactación de Harvard. compactaremos la muestra en 5 tongadas. Quitaremos el collarín. se anotará en el impreso “A” el peso de la probeta. enrasaremos con cuidado. Para este tipo de ensayo prepararemos las probetas con una sola membrana y un disco de papel de filtro en la base inferior. desmoldaremos y pesaremos. Figura 16. Con el molde así preparado y. dando 15 golpes por tongada y teniendo la precaución de que la última tongada quede por encima del enrase. REALIZACIÓN DEL ENSAYO TRIAXIAL. . Ensayo triaxial sin consolidación previa y rotura sin drenaje. Cogeremos una célula triaxial de 1. utilizando la maza Army idónea a la energía pedida. 1. Procedimiento. la desmontaremos y en el pedestal de la base pondremos un disco de PVC. Si el peso de la probeta coincide aproximadamente con el peso calculado. Con la misma energía de compactación confeccionaremos las demás.120 de papel de filtro en el fondo y engrasaremos ligeramente las paredes del molde. el pistón de la célula y la probeta. abriendo la llave de la presión lateral. Igualmente anotaremos. Con todas las llaves cerradas. 3. En las siguientes filas anotaremos el valor de dicha deformación para cada intervalo de un minuto de tiempo. Volvemos a desdoblar la membrana hacia sus extremos. En este momento daremos marcha atrás sólo un poco y colocaremos el cero del digital en su posición.121 2. 7. teniendo cuidado de que no queden pliegues en la membrana. Colocamos los anillos elásticos de cierre. abrimos la llave de presión lateral. 4. Cogemos la primera probeta. 16. Colocamos la célula encima del pistón de la prensa. sobre el pedestal inferior y sobre el cabezal superior. en la casilla correspondiente. 17. 10. 14. Montamos el cabezal de la célula y roscamos los pernos de fijación.5 kg/cm2 y dejamos estabilizar durante 2 min. subiremos el pistón de la prensa hasta que haya contacto entre el traductor de carga. doblamos los extremos de la membrana hacia su centro y quitamos los discos de PVC. Cuando el pistón apoye en el cabezal de la probeta cerraremos la llave de presión lateral. 11. 15. anotaremos la lectura del traductor de carga en la columna “lecturas de carga en Kg". la presión lateral σ3. Seleccionamos una velocidad en la prensa que sea igual al 1% de deformación por minuto. pondremos 0 en la 1ª fila. Conectamos un sistema de presión a la llave de presión lateral. . En la columna correspondiente a la “lectura de deformación” del impreso “B”. 5. 9. 19. A continuación pondremos el traductor de deformación a cero. Introducimos el pistón en la célula. Esto sucederá cuando las lecturas del aparato digital dejen de ser erráticas en torno a 0 y empiecen a ser regulares hacia valores positivos. 8. Colocamos la probeta en el pedestal de la célula y encima de ella el cabezal superior. 12. Cerramos todas las llaves de la célula. Aproximamos el traductor de carga al pistón de la célula. hasta alcanzar el 20% de deformación. 6. Ponemos la prensa en marcha y cuando la lectura de deformación sea la correspondiente al 1%. Fijamos en este sistema una presión de 0. Manualmente y con cuidado. 13. Llenamos de agua la célula. 18. 26. Cortaremos la llave de presión lateral. 4. En la fila etiquetada como “σ3”. Cálculos. Anotaremos las lecturas del traductor de carga en la columna correspondiente a la 2ª probeta del impreso “B”. Después de 24 horas. sin importar . 24. la lectura baja o se repite. 2. Dibujaremos las curvas y calcularemos los círculos de Mohr. 23. y se romperá. anotando el peso seco en el impreso “A”. Anotaremos las lecturas del traductor de carga en la columna correspondiente del impreso “B”.122 20. El proceso lo repetiremos para cada una de las probetas. se dará una presión lateral de 5 kg/cm2. la escurrimos quitándole el agua superficial. la presión lateral será de 3 kg/cm2. Dibujaremos y calcularemos el cuarto círculo. así como la sección para cada una de ellas. 22. la trasladamos a la pila.5 y 3. Trazaremos una línea horizontal. 3. Si la envolvente de estos círculos no fuese correcta. 1. tangente al punto máximo de cada curva. lo anotaremos en la casilla “Carga”. se montará la cuarta probeta. quitamos la célula de la prensa. pararemos la prensa y suspenderemos el ensayo. Este porcentaje se anota en la casilla etiquetada como “Deformación a la rotura”. En el impreso “C”. desconectaremos los racores y abriremos de nuevo la llave de presión lateral. Si la curva no tiene un valor máximo. 1. numeraremos de nuevo las probetas. siempre que. 21. Seguiremos haciendo lecturas del traductor de carga en cada uno por ciento de deformación.0 Kg/cm2). desmontamos la célula y desmontamos la probeta.5. la pesamos y anotamos en el lugar correspondiente. le quitamos la membrana y la metemos en la estufa a 110 ºC durante 24 horas. dicha línea la trazaremos a partir del punto correspondiente al 20% de deformación. de forma continua. tomando los valores de la deformación y su valor correspondiente de lectura de carga. Las lecturas del traductor de carga se anotarán en la correspondiente columna del impreso “B”. En el impreso “D” y en la columna etiquetada como “Probeta Nº” la rellenamos con los números romanos del número de probetas usadas en el ensayo. en esta ocasión.5 kg/cm2. Siempre trazaremos las horizontales por el punto máximo de las curvas (o por el punto correspondiente al 20% de deformación si no existe un máximo). sacamos la probeta de la estufa. Cogeremos la segunda probeta y procederemos de igual modo que con la primera. Cuando hallamos terminado con la segunda probeta montaremos la tercera y procederemos igualmente que con las otras anteriores pero. El valor donde esta horizontal corta con el eje de ordenadas. suba la lectura de carga hasta que lleguemos al valor máximo del 20% de deformación. en este caso. Bajaremos el pistón de la prensa. pondremos las presiones laterales (0. A continuación. la presión lateral será de 1. Dibujaremos las curvas de rotura de las probetas (impreso “D”). A partir de las curvas de rotura. determinaremos el porcentaje de deformación correspondiente al punto de la curva que corta a la horizontal trazada en el apartado anterior. dejamos enfriar y pesamos. anotaremos los valores de σ3. 25. con la diferencia de que. Si antes del 20% de deformación. La pendiente de dicha envolvente. porcentaje de deformación a la rotura. y de forma uniforme. representaremos los valores de (σ1 + σ3)/2 y σ3 para cada probeta. índice y medio. trazaremos los semicírculos correspondientes a cada probeta. Procedimiento para probetas de 1. 6. Encima del disco poroso colocaremos la probeta “I” de manera que la base. 8. ya que esto podría producir un asentamiento defectuoso. Se repetirán las operaciones de 1 a 3 con las otras probetas a ensayar. 7. velocidad de ensayo y observaciones). Mojaremos ligeramente las tiras de papel de filtro y las pegaremos a la generatriz más próxima de la probeta.123 5. con el disco de papel de filtro y las tiras dobladas. a continuación. colocaremos dos membranas a la probeta y la etiquetamos. le daremos la vuelta. será el ángulo de rozamiento interno. humedad inicial y final. haciendo lo posible para que cubran longitudinalmente. pero sin estar unas encima de otras. que los porcentajes de deformación sean distintos para cada probeta. A continuación. La intersección de la envolvente con el eje de ordenadas será la cohesión. Mediante un compás. en grados sesagesimales. utilizando la misma escala tanto en el eje de abscisas como en el de ordenadas. por último. tipo de ensayo. 3. quedando la base inferior en la parte superior. Ensayo triaxial con consolidación previa. colocaremos 4 ó 5 tiras rectangulares (1 cm de ancho por 4 cm de largo) de papel de filtro en forma de estrella (figura de manera que las tiras descansen encima del disco de papel. descanse encima del disco poroso.5” desmontada. Rellenaremos las casillas del impreso “F” (tipo de muestra. Se dibuja la envolvente de los semicírculos obtenidos. 5. Mediante el succionador de membranas. densidad seca. pondremos otro disco de PVC y. Los valores de la carga en Kg los dividiremos entre la sección correspondiente a cada probeta y lo anotaremos en la columna σ1 – σ3 (Kg/cm2). σ3. toda la altura de la probeta. Seguiremos el resto del montaje y llenado de la célula triaxial igual que se ha descrito anteriormente en el primer tipo de ensayo. colocaremos en su base un disco poroso saturado en agua. determinaremos el valor de σ1 (σ1 = (σ1 – σ3) + σ3) y. centrando en los valores obtenidos de (σ1 + σ3)/2 y con radios iguales al valor de σ3. Colocaremos la probeta encima de lo anterior. rotura sin drenaje y medida de presiones intersticiales. 2. Este ensayo es el más usual dentro de los materiales cohesivos de grano fino. En una célula triaxial de 1. . calcularemos σ1 + σ3 y (σ1 + σ3)/2. 4. cogiendo con cuidado la probeta por sus bases con los dedos pulgar.5” 1. 6. En el impreso “F”. Sobre un disco de PVC pondremos un disco de papel de filtro y. Nº de probeta. 2. 11. . 10. Esto lo comprobaremos mirando las lecturas de carga a la vez que subimos manualmente el pistón de la prensa. 15. Manualmente y con cuidado. Abrimos la presión lateral y dejamos unos minutos estabilizar a 6. A las 24 horas montamos la célula triaxial en la prensa. 12. 9. 8. 7. El contacto se producirá cuando las lecturas aumenten uniformemente y con regularidad. 14. 17. pondremos un poco de aceite de ricino por la zona de encamisado del pistón.5 Kg/cm2. Colocación del disco y tiras de papel de filtro. subiremos el pistón de la prensa hasta que haya contacto entre el pistón de la célula. 13. dejamos saturar y consolidar durante 24 horas. bajamos el pistón hasta que apoye encima del cabezal de la probeta y volvemos a cerrar la llave.6. Aproximamos el pistón de carga axial al pistón de la célula. Abrimos la llave de presión lateral.124 Figura 16. Con las llaves de presión lateral y presión en cola abiertas. Bloqueamos el pistón a la célula. Desbloqueamos el pistón de la célula y ponemos a cero el traductor digital de carga. Cuando la célula esté casi llena de agua. Abrimos la llave de la presión en cola. el pistón de carga axial y la probeta. Conectamos uno de los sistemas de presión a la llave Nº2 (presión en cola) y la fijamos a 6 Kg/cm2. 16. En ese mismo momento damos hacia atrás un poco y ajustamos el cero. Quitamos los racores de presión lateral y presión en cola de la célula. se pondrá en marcha la prensa y se anotará la lectura del traductor de carga y del captador de presión intersticial para cada 1% de deformación.125 18. y desmontaremos la probeta de la misma forma que se ha explicado en el tipo de ensayo anterior. A continuación cerramos las llaves de presión en cola. seguidamente. 25. sucesivamente seguiremos rellenando las filas de la toda la columna hasta llegar al 20% de deformación. ponemos un σ3 de 9 kg/cm2. Rellenamos un impreso de los marcados como “B” con los siguientes datos: para la probeta “I”. 19. Roscamos el “cuadradillo” a la llave de presión en cola (rosca de 3/8”). Se cierran las llaves de la célula y las de los sistemas de presión utilizados. 27. 20. desenroscaremos el tornillo de purga del “cuadradillo” hasta que deje de salir aire y en ese momento lo volvemos a enroscar. 24. en la columna de “lectura de deformación” en cada fila pondremos la deformación en el momento de las lecturas de carga e intersticial. Comprobaremos que la lectura del aparato digital sea aproximadamente de 6 Kg/cm2. Empezaremos por cero en la 1ª fila. 28. Fijaremos una velocidad en la prensa que nos dé del orden de 15 a 30 minutos para el 1% de deformación. dejamos abiertas durante toda la rotura las llaves de presión lateral y dejamos también abierta la llave de presión intersticial de la célula. 29.00 Kg/cm2. abrimos la llave del otro extremo del “cuadradillo” y apretamos cuando deje de salir aire.00 Kg/cm2 y en la “presión intersticial” pondremos 6. 23. 21. así hasta que las lecturas empiecen a bajar o hasta que la deformación llegue al 20%. 26. presión lateral y presión intersticial). En este momento las tres llaves de la célula estarán abiertas (presión en cola. Colocaremos el captador de presión intersticial y ponemos el traductor digital a cero. en la segunda fila pondremos la lectura correspondiente al 1% de deformación en nuestro mecanismo (por ejemplo.01 mm/div sería 76 divisiones. En la columna siguiente marcada como “lectura de carga”. en un microcomparador de 0.762 milímetros). quitamos la célula de la prensa que la llevaremos a la pila. Abriremos la llave de la célula. Desconectamos el sistema de presión intersticial. en la 1ª fila pondremos 0. A continuación. actuaremos sobre el cero del aparato digital y lo pondremos a 6 Kg/cm2. 22. . A continuación pondremos a cero el mecanismo de deformación utilizado (microcomparador o traductor de desplazamiento). en un microcomparador de 0. En este momento se para la prensa.001 pulgadas/div sería 30 divisiones y en un traductor digital en milímetros sería 0. Si hubiera alguna pequeña diferencia. abrimos unos momentos la llave de presión lateral y. Desarmaremos la célula. Figura 16. Amasaremos perfectamente los cuatro kilos de cada bolsa con el agua calculada. se pesará y se pondrá. 3. en un recipiente previamente tarado. con la excepción de que presión lateral. compactaremos en cinco tongadas con la energía Proctor normal o modificado (según nuestras necesidades). enrasaremos y pesaremos. haremos lo siguiente: 1. Nos aseguraremos que la quinta tongada queda por encima del enrase. 6. ensayaríamos una cuarta probeta con una presión lateral distinta. Tanto este peso como el anterior. 5. fabricaremos el resto de las probetas con las otras bolsas de material. con la diferencia de que la presión lateral será de 7. 7.5 Kg/cm2. Procedimiento para probetas de 4” Si el ensayo triaxial se realizase con una célula de 4”. de tal manera que cada bolsa contenga del orden de 4 Kg de material 2. Los datos de carga y presión intersticial los anotaremos en el segundo grupo de columnas del impreso “B”. Tamizamos la muestra por el tamiz ¾”. siendo los demás parámetros del ensayo iguales a la probeta anterior. Si la densidad buscada no la hemos alcanzado o la hemos sobrepasado. Con el número de golpes obtenido. calcularemos el agua necesaria que tenemos que añadir para conseguir la humedad deseada. En cuanto al montaje de las probetas en la célula y ésta a su vez en la prensa. 31. variaremos el número de golpes hasta conseguir la densidad de cálculo. será de 6.5 Kg/cm2 y los datos de rotura los anotaremos en el tercer grupo de columnas del impreso. Sección de la célula triaxial.126 30. 4.7. en la estufa a 110ºC hasta pesada constante. En la probeta “III” será todo igual. homogeneizamos y si es necesario cuarteamos. La probeta “II” se monta igual que la primera. anotando el número de golpes. en este caso. El material resultante lo introduciremos en 4 bolsas herméticas para que no pierda humedad. Determinamos la humedad higroscópica y con la humedad óptima obtenida para el sistema de compactación elegido. Si una vez calculado el ensayo triaxial no saliese bien la envolvente de los círculos de Mohr. Una vez escurrida y superficialmente libre de agua. Quitaremos el collarín. Usando un molde tripartido para la confección de probetas de 4”. tendremos . se anotarán en el impreso “A” en el lugar correspondiente. El procedimiento consiste en dirigir visuales desde una ralla vertical. a los bordes exteriores de la probeta. el diámetro al que hemos dirigido las visuales. Calcularemos los sistemas ópticos de las probetas ensayadas para cada 2%. Tomaremos el valor de lectura de anillo. Cálculos 1. En todo lo demás será igual a lo explicado anteriormente. con una precisión suficiente.8) nos da directamente. Calcularemos los valores para todas las probetas. grabada en el cilindro transparente. la carga en kilos la dividiremos por la sección media de la probeta en el tanto por ciento de deformación requeridos y este resultado será el esfuerzo desviador en Kg/cm2. . y de esta forma poder posteriormente dibujar las curvas de rotura.5”. habrá que recalcularlos. se suelen hacer lecturas en el plano de la probeta y en los extremos. La frecuencia de lectura del sistema óptico será de una lectura cada 2% de deformación. Sistema óptico En los ensayos triaxiales es casi imprescindible leer el sistema óptico para saber el diámetro medio de la probeta en toda la fase de rotura. 2. mediante un tarado empírico.127 en cuenta las dimensiones diferentes de esta probeta respecto a la de 1. aunque en ensayos de rutina. en Kg/cm2. Figura 16. Esquema del sistema óptico de medida de secciones. lo multiplicaremos por la constante del anillo y estos serán los kilos. La diferencia a las lecturas correspondientes a las visuales a y b (figura 16. sólo resaltar que la capacidad del traductor de carga de la prensa no será inferior a 2000 Kg y que el cálculo de los valores del mecanismo utilizado para cada 1% de deformación. Se hacen lecturas hacia el plano horizontal medio y en los extremos de la zona que se desee. haciendo lecturas en la cinta métrica situada en la parte superior de la célula.8. 5. el valor σ1 . la velocidad de deformación empleada. obtenido para cada probeta. los dibujaremos. 4. así como el tipo de muestra y tipo de ensayo. 12. A continuación. Repetimos el procedimiento con las restantes curvas. pondremos una escala cómoda y amplia (la misma tanto en ordenadas como en abscisas). En el impreso “E” rellenamos la cabecera y dibujamos para cada probeta. las curvas de rotura presentan un primer tramo de ascendencia rápida y un segundo de una pendiente muy suave. correspondiente a ese punto. dibujaremos. En el impreso “F”. los valores de σ3 menos los 6 Kg/cm2 de presión de cola. A continuación. pero en este caso utilizaremos como centro los valores (σ1 + σ3)/2 descontándoles los 6 kg/cm2 de presión en cola y. con trazo continuo. Mirando sobre la curva de presión intersticial para el mismo porcentaje de deformación obtenido en la curva de rotura. para cada probeta.σ3. las curvas de rotura y las curvas de presión intersticial. la ensayaremos. utilizando escalas cómodas y amplias. se obtiene a partir del valor máximo de la curva de rotura (impreso “E”). a σ1 le sumaremos σ3 y el resultado será σ1 + σ3. calcularemos los valores de σ1’ + σ3’ y (σ1’ + σ3’)/2 y los anotaremos en las columnas correspondientes. 7. El punto a tomar en estos casos será el primer punto de la pendiente suave más cerca del origen. Restando a σ1 el valor de la presión intersticial u obtendremos el esfuerzo efectivo σ1’ De forma similar. 11. como radio. los círculos efectivos de Mohr. tendremos el esfuerzo efectivo σ3. humedad final y densidad seca (calculados en el imprteso “A”). restándole a σ3 el valor de la presión intersticial u. 6. de forma similar. 10.σ3. anotando los valores obtenidos para cada probeta. Para cada probeta. Si hubiese mucha irregularidad. En este caso el ensayo se presenta con las cuatro probetas estudiadas. anotaremos la deformación. casi horizontal. observamos si los círculos de presiones efectivas se ajustan a una envolvente común. utilizando para ello los valores (σ1’ + σ3’)/2 como centro y los valores de σ3’ como radio de dichos círculos. Al valor σ1 . Además. Los círculos de Mohr de presiones totales.128 3. completamos los datos de este impreso añadiendo el porcentaje de deformación a la rotura. En el impreso “F” anotamos. en porcentaje. montaremos la cuarta probeta con una presión lateral distinta a las otras probetas. en trazo discontinuo. Es importante elegir bien el punto máximo de la curva. . le sumaremos el σ3 correspondiente y el resultado lo anotaremos como σ1. Este último valor lo dividiremos por 2 y el resultado será (σ1 + σ3)/2. Rellenamos el impreso “C”. 9. Una vez que hemos seleccionado el punto de rotura. en Kg/cm2. Los impresos “E” y “F” son los que se presentan en el informe. determinamos la presión intersticial. 8. con los datos del sistema óptico. calcularemos y dibujaremos los círculos correspondientes. Una vez dibujados los tres círculos de presiones efectivas y los tres círculos de presiones totales. ya que a veces. los valores obtenidos de humedad inicial. en cuyo caso damos por finalizado el ensayo. ............ σ3 (Kg/cm2) Referencia célula Referencia aparato presión lateral Referencia aparato cambio volumen Volumen del molde................. hf = ai × 100 Ps af × 100 Ps Observaciones: .................129 LABORATORIO DE MECANICA DEL SUELO AREA DE INGENIERIA DEL TERRENO...........................Ps Agua final.......................... D....................................................................... Tipo de muestra: Inalterada Remoldeada Muestra pesada.. Proyecto: ................................................................... DPTO......................... Cota: .............. Hi Volumen inicial............. inicial del suelo............. DE INGENIERIA CIVIL ENSAYO DE COMPRESION TRIAXIAL IMPRESO “A” Muestra Nº:......................... Ensayado por:... hi = Humedad final................... D = Ps/ Vi Humedad inicial................... ai= Pi ............................................................... Sondeo Nº:................................................. Si Altura inicial.................................. ........................................ Fecha: ............... h (%) Diámetro inicial Sección inicial.................... Pf Peso seco en la estufa.............................. H...................................................... af= Pf ................................ .................... Localidad: ..................................... P = V × D 100 + h 100 Hum........................... Descripción de la muestra:..................... a = Peso inicial de la probeta............................... Pi Peso al final del ensayo........................ total buscada......... Tipo de ensayo: ............................................................................. Ps Agua inicial........................... Hum...........................................Ps DENSIDAD COMPACTACION PROBETA Probeta Nº...................................... 100( H − h) ×P 100 + h HUMEDAD PROBETAS Agua añadida....................... V en cm3 Densidad buscada............................ ................. ........................ Vi = Hi × Si Densidad seca............................. ................ (1) los ensayos con drenaje anótese aquí la lectura de la bureta...P..130 ENSAYO DE COMPRESION TRIAXIAL IMPRESO “B” Muestra Nº: . Lectura anillo Lectura Pr.... inter........ anillo R............. σ3 R..... Tipo de muestra: Inalterada Remoldeada Lectura Deforma Probeta..........i σ3 R............... Lectura anillo Lectura Pr... Fecha: .................... Lectura anillo Lectura Pr.... ....P..... σ3 R........... σ3 R. Proyecto: ............. Lectura anillo Lectura Pr... Tipo de ensayo: .. inter.... anillo R.......................... Probeta......i. (1) Difere... (1) Difere................. (1) Difere.............. inter..... anillo R.P........................... inter.... Probeta.............. anillo R.. Probeta... (1) Difere..........P................i.i............... ............ Descripción de la muestra: ........................................................................... σ1................. σ‘3 = σ3 . σ‘1 = σ1 ..................................... Cota: ................................... del ensayo......................................................................................... ........................................................................................................................................................................... ................... ....................... Localidad: ......................................................................................................................................................... ................................................................................................................... Tipo de ensayo: ....................................................................................................................................................... ................................... u (Kg/cm2) σ‘1 (Kg/cm2).................................................................................................................................. Kg................σ3 (Kg/cm2) I II III IV 1 ± ∆L / L 1 ± ∆V / V (σ1 ......................................u σ‘1 + σ‘3 (σ‘1 + σ‘3)/2 Velc.................................................................................. ............u σ‘3 (Kg/cm2).................................................................................................. .............................. cm2 Deformación a la rotura Divisiones del cuadrante Carga.................................................................................................................. Proyecto: ..................................................... minu..........................................................................σ3 ) K σ1 (Kg/cm2) σ1+ σ3 (σ1 + σ3)/2 K= Presión intersticial..................................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................... Fecha: ........ .. Tipo de muestra: Inalterada Remoldeada Probeta Nº σ3 (Kg/cm2) Sección................................. para 1% deformación Observaciones: ............................................................................................ ................................. ..........131 ENSAYO DE COMPRESION TRIAXIAL IMPRESO “C” Muestra Nº:....................................................................................................... ............... Sondeo Nº:................................................... Ensayado por:........................................................................................................... ......132 ENSAYO DE COMPRESION TRIAXIAL IMPRESO “D” Muestra Nº: ............... Fecha: ......................... Probeta Nº σ3 (Kg/cm2) Valores de K ............................... Proyecto: ............................ ........ Proyecto: .........133 ENSAYO DE COMPRESION TRIAXIAL IMPRESO “E” Muestra Nº: ...........500 1 III 6........ Probeta Nº σ3 (Kg/cm2) Valores de K I 9 1 II 7.....500 1 ................................... Fecha: ............................... .................................................................................. Las presiones totales están dibujadas una vez descontada la presión neutra de 6 Kg/cm2..................................................... Velocidad del ensayo (minutos para 1% def......134 ENSAYO DE COMPRESION TRIAXIAL CIRCULOS DE MOHR IMPRESO “F” OBSERVACIONES: Saturación con contrapresión de 6 Kg/cm2..................................................................................................................... Muestra Nº:.............................................. Descripción de la muestra:...............) Deformación a la rotura Densidad seca (g/cm3) Humedad final (%) Hunedad inicial (%) σ3 (Kg/cm ) 2 Probeta Nº I II III IV V Tipo de muestra: ........ ...................................................... Tipo de ensayo: ............................ Cota: ........................................................ Sondeo Nº:.... Localidad: ......................................................... Ensayado por:................. Fecha: . Proyecto: .............................. En este ensayo se determinan estos dos parámetros.5 1.6 1. Así pues. 17. Gráfico de humedad frente densidad seca para determinar la densidad máxima y la humedad óptima.disminución de la permeabilidad. La cantidad de compactación se cuantifica en términos de la densidad del suelo (peso unitario seco). en escala decimal. la compactación es un método barato y efectivo para mejorar las propiedades del suelo. . las humedades en abcisas y en ordenadas la densidad seca. si la humedad es excesiva hay una pérdida de densidad.3 1. de modo que si compactamos muestras de un mismo suelo en las que sólo variamos la humedad.8 1. . .9 1. “humedad óptima”.incremento de la resistencia al corte. la curva obtenida (figura 17.1) es una parábola que presenta un máximo. A ese valor máximo de densidad se denomina “densidad máxima” y la humedad correspondiente.disminución de la compresibilidad. Densidad seca (g/cm 3) 2 Densidad máxima 1.2 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 Humedad (%) Fig. que actúa como lubricante. Los suelos secos se compactan mejor con un poco de agua.1.7 1. sin embargo. manteniendo idénticas las demás condiciones y representamos.135 Capítulo XVII COMPACTACION DE UN SUELO: ENSAYO PROCTOR La compactación de un suelo hace que aumente su densidad y produce tres importantes efectos: . Este punto es único para cada suelo y para cada sistema de compactación.4 Humedad óptima 1. En cualquier caso. indica que la humedad de compactación es 1.5.5% más grande que la óptima. h= humedad S= Grado de saturación.2 2. Este aumento de densidad que se consigue al aumentar la energía de compactación es mucho mayor al trabajar con humedades bajas que con altas. De igual forma.1 2 1.2 S=100% S=80% S=60% B A 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Humedad (%) Fig. De este modo. la curva de saturación (S=1) no será nunca superada por ninguna curva de compactación (Fig.5 1. . esto se puede conseguir compactando unos puntos (1% ó 2% ) por encima de la humedad óptima. 17. al compactar hay que evitar las microfisuras.9 1. en cuyo caso se dice que se ha compactado por el “lado húmedo”. la densidad máxima para un determinado grado de humedad no será nunca mayor que la correspondiente a la del suelo totalmente saturado. Si aumentamos paulatinamente la energía de compactación se obtiene una familia de curvas en las que se obtiene una mayor densidad máxima a menor humedad óptima.8 1. Por ejemplo.2.136 Según el tipo de construcción en el que se va a emplear el suelo a compactar. Curvas de compactación para diferentes energías de compactación (A y B) y curvas de saturación para diferentes grados de saturación. significa que su humedad de compactación es 1.4 1. si decimos que una muestra está compactada al +1. 17.3 1.5% más pequeña que la óptima correspondiente. éste interesa que esté más “seco” o más “húmedo” que el valor de la humedad óptima. Las curvas correspondientes a diferentes grados de saturación tienen forma de hipérbola equilátera cuya ecuación es: γ ds = 1+ h γ S Donde: 3 Densidad seca (g/cm ) ds= densidad seca. por lo tanto.7 1. γ= Peso específico de las partículas sólidas.6 1.2). 2. si decimos que está compactada al –1. en presas con núcleos impermeables. esto es compactar por el “lado seco”.5 “puntos”. por lo que es frecuente citar la diferencia entre la humedad real de compactación y la óptima. 535 Kg que golpea desde una altura de 457 mm. lo que proporciona una energía de compactación de 5.5 Kg. etc. APARATOS Y MATERIAL 1. Se separa por cuarteo de la muestra original la cantidad necesaria para que contenga unos 15 Kg de material inferior al tamiz 20 mm UNE. Molde y maza de compactación Proctor. con una guía adecuada para que la altura de caída libre sea de 305 mm. En este ensayo se utiliza una maza de 2. 17. cuarteador. paleta enrasador metálico. mazo de goma. . PREPARACION DE LA MUESTRA 1.3). o unos 35 Kg si se utiliza el molde grande (2320 cm3). Una alternativa es el ensayo Proctor modificado que utiliza una maza de 4. con su base y collar (Fig. Material diverso de laboratorio (tamices. 4. sólo vamos a ver el que se conoce con el nombre de Proctor estándar o normal. donde la energía es de 24.). si se utiliza el molde de 1000 cm3.137 ENSAYO PROCTOR NORMAL Dado que todos los ensayos de compactación son similares. Estufa de desecación. 2. Una maza de 2. Un molde metálico de 1000 ± 9 cm3 de capacidad (aproximadamente 102 mm de diámetro interior).6 Kp*cm/cm3. Balanzas. 17.3. Fig.7 Kp*cm/cm3. Se tamiza por dicho tamiz. con la única diferencia del tamaño del molde y la energía de compactación utilizada. 3.5 Kg que se deja caer desde una altura de 305 mm. recipientes. 5. A cada una de las porciones obtenidas se añade una cierta cantidad de agua. Datos de humedad Peso de la tara (t) Peso de la tara + suelo húmedo (t+s+a) Peso de tara + suelo seco (t+s) CALCULOS 1. 2. en tres capas de aproximadamente igual altura. con diferentes contenidos en humedad. el material obtenido en seis porciones aproximadamente iguales. s= Peso de suelo seco. 3. Datos de densidad Peso del molde (m) Peso del suelo compacto + agua + molde (m+s+a) 2. 4. 4. Se divide. DATOS Los datos que se deben incluir para cada muestra son: 1. de modo que el contenido en humedad varía aproximadamente el 1. Se repite la operación con el resto de porciones de material. con la base y sin el collar superior. Se mezcla totalmente la muestra para asegurar una distribución homogénea de la humedad. Humedad (h): h= a × 100 s donde: a= Peso de agua. con el collar colocado. Se toma una de las porciones obtenidas en la preparación de la muestra y se llena el molde. Se seleccionan estos contenidos en humedad de forma que se alcance la humedad óptima. Se retira el material del molde y se toma una muestra representativa de la parte central (no inferior a 100 g) a la que se le determina la humedad. Se pesa el conjunto del molde y material compactado. 5. La tercera capa compactada quedará ligeramente por debajo del collar. Se tara y anota el peso del molde. Una vez terminada la compactación se retira el collar del molde y se recorta la muestra. hasta obtener los puntos necesarios para determinar la curva que relaciona la densidad seca con la humedad. 3.5% de una a otra. . 6. PROCEDIMIENTO 1. enrasándola con la parte superior del molde. por cuarteo.138 2. Cada capa se compacta mediante 26 golpes de la maza distribuidos uniformemente. 3. y la humedad correspondiente será la “humedad óptima”. . para diferentes tipos de suelos (por ejemplo. existe una amplia gama de valores de densidad seca óptima. y humedades óptimas ligeramente inferiores. los valores típicos de densidad máxima varían entre 1.85 g/cm3. V= Volumen del molde. De este modo obtenemos la curva de saturación (S=1). que un sencillo cálculo permite hallar para cada densidad seca la humedad necesaria para saturar el material.139 2. OBSERVACIONES 1. Para el ensayo Proctor modificado se obtienen densidades del 5% al 10% superiores al Proctor normal. para una humedad óptima típica en torno al 14%. cuya ecuación es: d s= donde: γ 1+ γh γ= Peso específico de las partículas sólidas. desde 1.75 g/cm3 y 1. se puede emplear el molde de 2320 cm3 del ensayo Proctor modificado y utilizar todo el material en el ensayo. Para el ensayo Procto normal. Si el material contiene partículas comprendidas entre el tamiz 20 mm UNE y el tamiz 40 mm UNE. Densidad seca (ds): ds = d × 100 100 + h donde: d: densidad húmeda. sin embargo. El máximo de esta curva dará la “densidad máxima Proctor”.1 g/cm3 para una pumita hasta 2. h: humedad. Por otra parte recordamos.2 g/cm3 para determinados tipos de arcillas). pero compactando mediante 60 golpes por cada capa. RESULTADOS Se dibuja en un gráfico las parejas de valores obtenidos: humedad en abcisas y densidad seca correspondiente en ordenadas. Densidad húmeda (d): d= s+a V donde: s+a= Peso del suelo húmedo. con objeto de obtener la curva de compactación que relaciona la densidad seca con la humedad. Si menos del 20% del suelo queda retenido en el tamiz 40 mm UNE. se realiza el ensayo Proctor sólo con la fracción que pasa el tamiz 40 mm UNE. Si la proporción de gruesos es apreciable. dP= Densidad máxima Proctor para el material original. γs= Peso específico del material grueso. dPf= Densidad máxima Proctor para el material fino. hof= Humedad óptima para el material fino. es preferible usar todo el material en el molde de 2320 cm3 que utilizar sólo el inferior al tamiz 40 mm UNE usando las oportunas correcciones. Si la proporción retenida en el tamiz 40 mm UNE está comprendida entre el 20% y el 30%. 4. . En tal caso se usan las siguientes correcciones para pasar los resultados del material fino al original: 100 − p hof 100 100 dP = p 100 − p + γs dPf ho = donde: ho= Humedad óptima para el material original p= Porcentaje en peso de material seco retenido en el tamiz 40 mm UNE. y todo él pasa el tamiz 50 mm UNE. 3. se recomienda recurrir a ensayos de compactación “in situ”.140 2. ............................................... % material no utilizado: .................................. Material utilizado: .......141 LABORATORIO DE MECANICA DEL SUELO AREA DE INGENIERIA DEL TERRENO...................... Altura de caída:.....3 1..............................0 1.. Peso específico del material grueso:.  Punto nº  % agua añadida m Peso molde (g) m+s+a Peso molde + suelo + agua (g) s+a=(m+s+a)-m Peso suelo + agua (g) s+a V Densidad húmeda (g/cm3) d × 100 100 + h Densidad seca (g/cm3) d = ds = 1 Referencia tara t Peso tara (g) t+s+a Peso tara + suelo +agua (g) t+s Peso tara + suelo (g) s=(t+s)-t Peso suelo (g) a=(t+s+a)-(t+s) Peso agua (g) Humedad  h = 3 3 4 5 6 Humedad (%) a × 100 s DENSIDAD MAXIMA Densidad seca (g/cm ) 2 HUMEDAD OPTIMA 2...................................... Denominación: ...... Nº de capas: ..4 1..............................2 2.............9 1............ Nº golpes por capa:.......... DPTO........................ ENSAYO PROCTOR: NORMAL MODIFICADO Volumen molde (V):.................... Fecha: ......................................................................... Ensayado por:.........2 1.........7 1.............1 1..............................................8 1....................0 2 4 6 8 10 12 14 16 Humedad (%) 18 20 22 24 26 ....................... Descripción de la muestra: ............................5 1.............. DE INGENIERIA CIVIL ENSAYO DE COMPACTACION Densidad Trabajo Nº...... Muestra Nº.........................1 2........ Peso maza: ........................................................................6 1.............. 143 Capítulo XVIII ENSAYO C.B.R. El ensayo C.B.R. (California Bearing Ratio) es uno de los ensayos empíricos más utilizados para caracterizar el cimiento del firme y constituye la base del método de dimensionamiento conocido con el mismo nombre. El ensayo consiste en determinar la carga que hay que aplicar a un pistón circular de 19,35 cm2 para introducirlo en una muestra de suelo a una velocidad de 1,27 mm/min, hasta obtener una penetración de 2,54 mm. En la figura 18.1 se da un esquema del aparato utilizado en este ensayo. El índice de CBR se define como la relación, expresada en %, entre la carga así determinada y la que se obtiene por el mismo procedimiento para una muestra tipo de piedra machacada. Si el índice CBR para una penetración de 0,2 pulgadas (5,08 mm) es mayor que el índice calculado para 0,1 pulgadas (2,54 mm), se recomienda adoptar el de 0,2 pulgadas. Los valores correspondientes a la muestra tipo son los que se ven en la tabla 18.1. Para el ensayo de penetración se coloca sobre la muestra una sobrecarga anular, aproximadamente equivalente al espesor de firme que se quiere obtener. Dibujada la curva del ensayo carga - penetración, se deduce de ella la carga correspondiente a una penetración determinada, si la curva presenta un punto de inflexión, éste se elimina corrigiendo el origen. El ensayo se efectúa sobre muestras remoldeadas, o menos corriente, sobre el terreno. La resistencia de un suelo dado depende de dos factores: densidad y humedad. La densidad de la muestra deberá ser la que se espere obtener con el medio de compactación que se emplee. Para prever las peores condiciones de resistencia, que generalmente coinciden con el máximo contenido de humedad, puede sumergirse la muestra durante algunos días en agua, después de compactada y colocar una sobrecarga equivalente al peso del pavimento mientras se satura. Figura 18.1. Esquema del ensayo C.B.R. PENETRACION (mm) 2,54 5,08 7,62 10,16 12,70 CARGA UNITARIA (Kg/cm2) 70,31 105,46 133,58 161,71 182,80 Tabla 18.1. Valores correspondientes a la muestra tipo. 144 Para obtener en la práctica el CBR, se empieza por determinar la humedad óptima de compactación que se vaya a exigir, después se preparan tres muestras con dicha humedad y se compactan con tres energías de compactación diferentes, una tomada como tipo y otras dos menores. Las muestras se dejan saturar con una sobrecarga igual al espesor del pavimento estimado durante 4 días y, a continuación, se someten al ensayo de penetración. Es conveniente tener una idea de como variará el CBR con la humedad y la densidad de compactación y poder apreciar el efecto que produce en el espesor necesario del firme una variación de la densidad o de la humedad. En general, el CBR aumenta cuando las densidades alcanzadas son mayores, aunque este principio puede no cumplirse en algunos suelos de grano fino. El sistema descrito de sumergir las muestras en agua, resulta en la mayoría de los casos excesivamente pesimista pues aunque el suelo en obra este saturado, se encuentra comprimido por las fuerzas capilares, mientras que en el ensayo equivale suponer que el nivel de agua está en la superficie del terreno, lo que no sucederá normalmente. Menos pesimista es el criterio de la humedad de equilibrio. El terreno se compacta en unas ciertas condiciones de humedad y densidad, pero estas condiciones van variando hasta llegar a unas condiciones de equilibrio. La forma de determinar la humedad de equilibrio se basa en la siguiente consideración: si bien la superficie del terreno, antes de cubrirse con la capa de pavimento, estará sometida a variaciones estacionales, a una cierta profundidad la humedad se mantendrá prácticamente estable a lo largo de todo el año. Si el terreno es homogéneo a esa profundidad puede suponerse que la humedad de equilibrio es igual a la humedad del terreno a esa profundidad, pues el pavimento lo protege de los ciclos de humedad y sequedad. Si el ensayo se realiza sobre muestras no perturbadas, puede seguirse el criterio de saturar la muestra o ensayarla con la humedad de equilibrio, tomando la muestra a la profundidad en la que la humedad de la misma sea la de equilibrio. La utilización del índice de CBR como dato básico para dimensionamiento de firmes flexibles, obliga a analizar detenidamente la fiabilidad de los resultados, su dispersión y, en definitiva, a someter a una crítica estricta todo el ensayo. Como limitaciones o defectos importantes del método podemos enumerar los siguientes: 1. No puede utilizarse material mayor de 20 mm. 2. La forma de aplicación de la carga y su escasa relación con las condiciones reales de las solicitaciones a las que está sometido el firme. 3. Para materiales sin cohesión los resultados obtenidos son pesimistas; mientras que en arcillas puede no ser suficiente la inmersión de 4 días para llegar a la saturación. 4. El ensayo es poco aplicable en materiales con un CBR>20. 5. Pequeñas variaciones en la forma de realizar el ensayo introducen diferencias apreciables en los resultados, tal como se aprecia en la tabla 18.2. A la vista de las anteriores críticas, parece clara la tendencia, en los próximos años, de emplear este ensayo para caracterizar la capacidad portante de los suelos, pero con la ayuda de otros ensayos que sirvan de tarado del método, tales como triaxiales, ensayos de carga "in situ", métodos vibratorios, etc. 145 Tabla 18.2. De todas formas, el valor del índice de CBR es el dato de entrada en la mayor parte de los métodos empíricos para caracterizar el valor portante del suelo. Numerosas correlaciones se han publicado relacionando éste con otros parámetros característicos, aunque siempre el parámetro más correlacionado es el módulo de elasticidad del suelo. Se ha empleado extensamente la relación: 0 , 65 E = 65 × (CBR ) Donde E es el módulo de elasticidad obtenido con cargas estáticas. 24 cm de diámetro y 17. 3. La correlación entre este módulo y el CBR es la siguiente: E = 100 × (CBR ) Así por ejemplo.146 El método de dimensionamiento de la sociedad SHELL utiliza como parámetro característico del suelo un módulo de deformación dinámico definido empleando un vibrador semipesado.9 cm. adaptado para medir el hinchamiento. APARATOS Y MATERIAL NECESARIOS 1.78 cm de altura. Compactar la muestra en los tres moldes con 5 tongadas por molde y cada tongada con 60 golpes el primer molde. Tres moldes cilíndricos de 15.27 Kg de peso. Placa perforada de 14. 6.27 mm/min. Antes de compactar.2 cm y 14. 2. entre otros) Tal como puede verse al estudiar los métodos de dimensionamiento. Un tanque de capacidad suficiente para poder mantener los moldes en agua.08 cm de altura. totalmente sumergidos. Su capacidad será como mínimo de 3000 Kg. Unas 30 pesas para sobrecarga de unos 2. en cada molde se pondrá el disco espaciador y un papel de filtro. 25 golpes el segundo y 12 golpes el tercero. . Determinar la humedad óptima y la densidad máxima mediante el ensayo Proctor.11 cm de diámetro y 5.08 cm. Mezclar el suelo con la cantidad de agua necesaria para obtener la humedad óptima. Las restantes pueden tener una apertura lateral para facilitar su colocación. Otras muchas correlaciones se utilizan entre el CBR y el módulo de deformación con placa (el valor R. 2. Sistema de compactación de Proctor.9 cm de diámetro con vástago en el centro y un trípode con un cuadrante. así como la humedad natural y la higroscópica. Todos los aparatos necesarios para la medida de la densidad y humedad de los moldes en las diferentes fases del ensayo. un suelo de índice CBR = 5. PROCEDIMIENTO 1. 5. desarrollado por esta sociedad. Tres de estas pesas deben ser de forma anular y sus diámetros interior y exterior de 5. respectivamente. Un collar de 5. Un disco espaciador de 15. 3. 4. Una prensa que tenga un mecanismo a propósito para sujetar el pistón ya comentado y que nos dé una velocidad uniforme de 1. 7. Cuatro bases perforadas. se le puede atribuir un módulo dinámico de deformación de 500 Kg/cm2. 5. sobre ésta.200 5. igual al peso del firme que tendrá que ir encima del suelo.635 0.160 0. Una vez concluida la penetración. Todos los días. Se dibuja la curva presión . Pesar cada molde.075 1. Sumergir los moldes totalmente en agua y colocar sobre la superficie de la muestra invertida la placa perforada con vástago.080 0. Después del periodo de inmersión.500 12. 9. 7.125 3.025 0.150 3. Colocar el trípode de medida sobre los bordes del molde.270 0. sacar los moldes. Después añadir las pesas necesarias para completar la carga usada en la inmersión.27 Kg.540 0. secar exteriormente.penetración (figura 18. Si es necesario se corrige esta curva desplazando su origen para neutralizar la influencia de las irregularidades superficiales y rectificar la parte inicial de la misma.100 2.2). Anotar la lectura del microcomparador y señalar la posición de las patas del trípode. cada molde se desmonta y se vuelve a montar invertido. desmontar los moldes y tomar. Colocar sobre la superficie de la muestra una pesa anular de 2. una muestra de 50 a 200 gramos de suelo y determinar su humedad. durante cuatro como mínimo. con una velocidad constante de 1.700 11. 12.400 10.147 4. de la parte superior de cada molde.300 7. .27 mm/min. los pesos necesarios para completar la sobrecarga calculada. coincidiendo el vástago del microcomparador con el vástago de la placa perforada. Una vez compactado y enrasado. 6. Aplicar la carga sobre el pistón de penetración mediante la prensa.810 0.050 1. 8. 10. y anotar la lectura del microcomparador.620 0. escurrir el agua sobrante. retirar la sobrecarga y la placa y pesar. sin disco espaciador.170 0. colocando un papel de filtro entre el molde y la base ranurada. Se mide la presión de penetración en Kg/cm2 para las siguientes penetraciones: PENETRACION Pulgadas Milímetros 0. y. que corresponde al ajuste inicial del pistón sobre la muestra.900 0. poner el trípode en la posición señalada. el resultado. se multiplica por 100. respectivamente. Si se tienen los datos de carga y no de presión.148 Figura 18.2 pulgadas (5. la intersección con la recta densidad . Se adoptará normalmente el CBR mayor. se multiplican las correspondientes a 0. nos dará el índice de CBR real del suelo para dicha densidad. Corrección de las curvas presión – penetración.0490. A partir de la densidad conseguida en obra.1 y 0.31 Kg/cm2 y 105. una vez corregidos. Representaremos la densidad de cada molde frente al índice de CBR del mismo. CALCULOS De la curva corregida se deduce la presión para una penetración de 0.2 pulgadas por 0. tenga la mejor correlación con el conjunto de puntos representados.08 mm).1 pulgada (2.54 mm) y de 0. proyectaremos en el eje de ordenadas este valor. pasando por el origen de coordenadas.46 Kg/cm2 respectivamente y. Por definición se obtienen los valores de CBR dividiendo las presiones correspondientes a estas penetraciones por 70.2.CBR. .0735 y 0. trazaremos una recta que. .................... HUMEDADES – DENSIDADES............................... DPTO............................................................................................................... (1) (1) (1) (2) (2) (2) (1) Peso del Molde que figura en el cálculo de la densidad....................149 LABORATORIO DE MECANICA DEL SUELO AREA DE INGENIERIA DEL TERRENO........................... sust.......................... Ensayado por: ......... (2) Peso del suelo en el cálculo de la densidad..................................B..... Proyecto: .................................................. Muestra Nº: ... ........... PREPARACION DE MUESTRAS.. Cota: ................................................................................................................ DE INGENIERIA CIVIL ENSAYO C................... sust...................................................................................g    Molde Nº Nº de capas Nº de golpes por capa M+S+A Molde + Suelo + Agua M Peso molde con la base S+A= (M+S+A)-M Suelo + Agua S=100×(S+A)/(100+W) Suelo V Volumen molde D= S/V Densidad seca HUMEDAD – ABSORCIÓN a= (t+s+a)-(t+s) t+s+a t+s t s= (t+s)-t W=(a/s)×100 Referencia tara Agua Tara+Suelo+Agua Tara + Suelo Tara Suelo % Humedad % Agua Absorbida Humedad óptima Proctor H=..... .............................................................................................................................% Densidad máxima Proctor D= ......................... Descripción de la muestra: .......................... Peso de la muestra P= ........................................................... Sondeo Nº: ...................... ...............................................................................................R.. Fecha:.....g/cm3 Humedad natural del suelo h=............ ..... cm3 100 + h Molde Nº 1 Molde Nº2 Molde Nº3 Antes de Después de la Antes de Después de la Antes de Después de la sumergir inmersión sumergir inmersión sumergir inmersión Pesa Molde Pesa Molde Pesa Molde sust............................. Localidad: ......................................................................% Agua de amasado H −h × P = ... OBSERVACIONES: ............................................................................................................................................................................................................. ............ Lectura cuadrante de penetración .............................. Kg/div Tiempo en minutos Velocidad colocada en prensa .R Lectura Lectura corregida Kg MOLDE Nº 3 C....400 12. cm Lectura del cuadrante de hinchamiento.025 1.B........L1 % ALTURA DE LA MUESTRA L= mm.....54 0......9 0..17 0...075 2.......... mm/min Velocidad media de penetración mm/min........... Penetraciones mm........81 0.200 7..B..16 0..........B................. (3) % de hinchamiento= 100×(L2-L1)/L PENETRACIONES – CARGAS – C.... ″ 0.....R..0735 Kg MOLDE Nº 2 C......Lectura (3) mm rridos divisiones L2....050 1..L1 % L= MOLDE Nº 3 Lectura mm (3) divisiones L2..63 0. Kg Capacidad del anillo de carga..R.............300 10.......500 MOLDE Nº 1 Lectura Lectura corregida (4) C.. = Kg × 0.....7 0......... L= mm..125 3.B..........150 Espesor de pavimento estimado...100 3.62 0.. Kg Molde Nº 1 Constante del anillo de carga..R...mm/div Lectura cuadrante de carga .............B............... mm/div Sobrecarga utilizada.........150 5.......L1 % mm. Kg HINCHAMIENTO FECHA HORA Dias MOLDE N º 1 transcu.R (4) (4) (4) (5) (5) (5) (5) C. MOLDE Nº 2 Lectura mm (3) divisiones L2.27 0....B.08 0.R Lectura Lectura corregida Kg C..... mm/div Molde Nº 2 Molde Nº 3 .... = Kg × 0...0490 Capacidad de la prensa... .....40 0.81 5.63 1......25 0.B..27 1. Indice C....08 0...05 0.........9 0 0...35 0...54 3....30 Penetraciones en pulgadas Densidad Densidad máxima de apisonado...16 12.10 0...151 Penetraciones en milímetros 2...17 3..... (1) Densidad en obra......7 Lecturas del cuadrante de carga 0..20 7.....45 0.15 0...50 . 0....62 10.R.. % de la (1)..... El Cuerpo de Ingenieros del ejército de los Estados Unidos lo adoptó durante la segunda guerra mundial.B. por último. que la base de zahorra de machaqueo tenga un CBR de 80. se basa en el ensayo CBR. . FIRMES FLEXIBLES A continuación se expone el procedimiento para determinar la capacidad de soporte de un terreno natural destinado a recibir un firme flexible y cómo se pueden fijar. METODO DEL C. donde se resume la experiencia adquirida. Figura 1. La forma de utilizar estos ábacos es la siguiente: Supongamos que el terreno natural de la explanación tenga un CBR de 8. las condiciones que deben cumplir las capas de base y subbase para asegurar el comportamiento previsto. Cálculo del espesor del firme. Esto se consigue mediante la aplicación de los ábacos de las figuras 2 y 3. Este método creado por la “Californian División of Highways”. que el material de subbase tenga un CBR de 30 y. en función de las cargas móviles (figura 1). a partir del valor obtenido.R. el vial se proyecta para una carga admisible máxima de 6 Tm por rueda. Solamente se consideran los firmes construidos sobre una explanada mejorada (arenagrava-arcilla).152 APLICACION DEL INDICE CBR. Además. lo que explica la casi universalidad del procedimiento. Consiste en calcular el espesor del material de aportación a colocar encima de un terreno de CBR conocido. sin considerar los casos de suelo cemento y suelo betún. sería de 15 cm. además. subbase granular = 21 cm. que el espesor del pavimento más la base debe ser superior a un cierto mínimo que también viene Figura 2. Para un CBR de 30 el espesor de los materiales que habría que colocar superiormente (base + pavimento). En realidad hay que tener en cuenta que el espesor total del firme (pavimento + base + subbase) nunca debe ser inferior al valor calculado (en nuestro caso 36 cm) y. el espesor total de firme (pavimento + base + subbase) debe de ser de 36 cm. La estructura del firme sería la siguiente: pavimento bituminoso = 8 cm. por lo que quedaría para la base 15 – 8 = 7 cm. de modo que. para la subbase. base granular = 7cm. Mediante el mismo procedimiento se determinan los espesores respectivos de base. subbase y pavimento. Para un CBR de 80 el espesor de material a colocar superiormente (pavimento) sería de 8 cm. . queda un espesor de 36 – 15 = 21 cm.153 En el ábaco de la figura 2 se observa que para una carga de rueda de 6 Tm y un CBR de 8. Curvas para el cálculo del espesor del firme. se incluye aquí un cuadro (tabla 1) que proporciona el valor en función de T: 10 T T0 . I = Indice de CBR. subbase granular = 18 cm. Para simplificar los cálculos. T0 = Tráfico de referencia. el espesor mínimo de pavimento + base debe ser de 18 cm. la estructura del firme sería la siguiente: pavimento bituminoso = 8 cm. por lo que habríamos tenido la siguiente distribución: • • • Pavimento bituminoso = 10 cm Base de machaqueo = 20 cm Subbase = 10 cm (por exceso). habríamos encontrado aproximadamente el mismo espesor total (curva F). complementarios. dado que el precio del pavimento es lo más caro y que para este tipo de firmes. con la recta AB.000 Tm por año y metro de anchura del firme. 100. A este respecto. en cierta manera. uno en lo que se refiere a cargas máximas por rueda y otro al tráfico que debe soportar el firme. Ed Dunod. por la formula: 100 + 150 × P × 10 T e= T0 I +5 Donde: e = Espesor del firme en cm. T = Tráfico real por año y metro de calzada. se podrá adoptar la estructura siguiente: • • • Pavimento bituminoso = 5 cm Base de machaqueo = 15 cm Subbase granular = 16 cm Si hubiéramos utilizado el ábaco de la “Road Research Laboratory” (figura 3).154 determinado por el ábaco de la figura 2. pero el espesor de pavimento + base habría sido de 30 cm. Este valor mínimo se obtiene buscando el punto de intersección de la curva relativa a la carga considerada. Según estos valores. se puede observar que los ábacos de las figuras 2 y 3 son. con la hipótesis de una intensidad media diaria de 1500 a 4500 vehículos de más de tres Tm. con una buena aproximación. Sin embargo. París”) ha hecho observar que el conjunto de los ábacos americanos se pueden traducir. P = Carga máxima por rueda en Tm. Peltier (“Manuel du laboratoire routier. base granular = 10 cm. De esta manera. Para una carga de 6 Tm por rueda. el espesor mínimo de pavimento bituminoso es de 5 cm. 155 Figura 3. Abaco del Road Research Laboratory. . Existen unas condiciones generales que deben cumplir las capas en su conjunto.93 1. del 10 a 15% de material inferior a 0. mientras que los suelos arcillosos con más del 30% de material menor a 0. no lo son. profundidad del nivel freático respecto al firme. permeabilidad del terreno. Valores T (Tm) 1000 5000 10000 20000 10 T T0 en función de T: 10 T T0 0. Este espesor de recubrimiento se deduce directamente de la profundidad alcanzada por la helada en cada región. denominados heladizos por esta razón. El límite líquido no debe ser superior a 25. Hasta ahora.07 1. Para evitar que un suelo heladizo sea alcanzado por una helada.63 0.08 mm será superior al 8%. El índice de plasticidad debe ser menor de 6. el material correspondiente tendrá que cumplir las siguientes condiciones particulares: • • El porcentaje en peso que pasa por el tamiz 0. Si la capa de rodadura no es del tipo bituminoso. La acción nefasta del hielo sobre estos suelos obedece a ciertos factores: temperaturas observadas durante los períodos de hielo-deshielo y duración de estos períodos. El porcentaje en peso de áridos que pasan por el tamiz 0. dato que en general se conoce localmente. El material no debe tener materia orgánica ni nódulos de arcilla.18 CONDICIONES A EXIGIR A LAS CAPAS DE UN FIRME.08 mm no debe ser superior a los 2/3 del porcentaje que pasa por el tamiz 0.85 T (Tm) 50000 100000 200000 500000 10 T T0 0.75 0. Éstas son las siguientes: • • • • • Los áridos deben de ser duros y no heladizos. El límite líquido será inferior al 35% y el índice de plasticidad estará comprendido entre 4 y 9. etc. condiciones de drenaje. .156 Tabla 1.79 0. Las experiencias realizadas en Inglaterra indican que los suelos más sensibles a las heladas poseen.4 mm. Estas experiencias han permitido establecer que los suelos más sensibles a las heladas están constituidos por limos y arenas limosas. prácticamente. Esta clasificación se debe al Cuerpo de Ingenieros del Road Research Laboratory de Estados Unidos.00 1.02 mm.02 mm. como mínimo. es necesario protegerle con un cierto espesor de materiales no heladizos. no sa ha tenido en cuenta la acción del hielo que reduce la resistencia de ciertos suelos. Como resultado de estas experiencias se ha llegado a una clasificación de los suelos según su grado de susceptibilidad a la helada de acuerdo con la tabla 2. 02 mm. Arenas limosas con más del 15% de material inferior a 0.157 Tabla 2.02 mm.02 mm. Limos y limos arenosos. Arcillas con un índice de plasticidad superior a 12. Arcillas estratificadas de carácter heterogéneo. Arenas finas limosas con más del 15% de partículas inferiores a 0. Arcillas poco plásticas con índice de plasticidad inferior a 12. Arcillas estratificadas uniformes. GRUPO F1 F2 DESCRIPCION DEL SUELO Gravas conteniendo entre 3 y 20% de elementos inferiores a 0. • F3 F4 • • • • • • Gravas con más del 20% de material inferior a 0.02 mm. Clasificación de los suelos según su grado de susceptibilidad a la helada.02 mm. Arenas con un 3 a un 15% de partículas inferiores a 0. GRADO Muy poco heladizos Poco heladizos Bastante heladizos Muy heladizos . . El tamaño máximo de bloque no ha de ser superior a 3 mm. en el interior de los tanques. . 19. cada una con un peso entre 40 y 60 gramos para dar una masa total de 450-550 gramos. Una pareja de tambores de metal consistentes en un cilindro mallado de 2 mm de grosor con una altura de 100 mm y un diámetro de 140 mm. 2. Los tanques tienen capacidad suficiente para ser llenados con un fluido como el agua hasta un nivel de 20 mm bajo el eje de los tambores. Las bases del cilindro son sólidas. MUESTRA Se selecciona una muestra representativa de 10 trozos de roca. Una estufa capaz de mantener una temperatura de 105 ºC por un período de al menos 12 horas.159 Capítulo XIX ENSAYO SEQUEDAD-HUMEDAD-DESMORONAMIENTO El ensayo de sequedad-humedad-desmoronamiento que determina un índice de durabilidad. El tambor debe estar preparado para resistir temperaturas de 105 ºC y ser lo suficientemente fuerte para mantener su forma durante el uso. APARATO El aparato consiste esencialmente en lo siguiente: 1. La existencia tanto de una pareja de tambores como de una pareja de tanques transparentes nos permitirá ensayar a la vez dos muestras de roca. Los tambores quedan montados de manera que dejan un espacio de 40 mm entre ellos y la base de los tanques.1). pretende evaluar la resistencia de una muestra de roca al debilitamiento y la desintegración cuando está sujeta a cambios en el contenido de agua. una de ellas fija y la otra desmontable a modo de tapadera para facilitar la carga de las muestras para el ensayo. Para realizar el ensayo se requieren además otros aparatos como son: 1. 3. Si tuvieran esquinas o ángulos. de tal manera que los tambores puedan rodar alrededor de él. Un motor capaz de hacer rodar el tambor a una velocidad de 20 rpm. han de ser redondeadas durante la preparación de las muestras. Los trozos deben tener formas esféricas en sentido general. Esta velocidad ha de ser mantenida constante dentro de un margen del 5% para un período de 10 minutos. Un par de tanques transparentes sobre los que se sustenta un eje horizontal. Id. La técnica en sí misma ofrece la posibilidad de determinar las propiedades de meteorización de una roca cuando está expuesta a la acción de aguas de diferentes características u otros fluidos. (Fig. 6. Se registra el peso P0 de la muestra más el tambor. período en el cual el tambor dará aproximadamente 200 vueltas. pero existe la posibilidad de ensayar dos muestras a la vez de forma independiente en cada uno de los tambores. 1. Pt. Se repiten los pasos 3 al 5 y se registra el peso P2 del tambor más la porción de muestra retenida y secada al horno en este segundo ciclo. completamente limpio. y el conjunto se introduce en la estufa a una temperatura de 110 ºC. La muestra se sitúa en el interior de uno de los tambores. 2. Se coloca la tapadera y se monta el tambor en la ranura practicada en el tanque. PROCEDIMIENTO El procedimiento se va a desarrollar para el caso de que coloquemos una muestra en uno de los tambores. Se pesa y se registra el peso obtenido. 5. . Se registra el peso P1 del tambor más la porción de muestra retenida. Fig. 4.5 Kg. 19. Se saca el tambor del tanque. Se toma el tambor y se comprueba que esta limpio y seco.1.160 2. normalmente agua del grifo a 20 ºC a un nivel de 20 mm bajo el eje del tambor. se quita la tapadera del tambor y el conjunto de tambor más la porción de muestra retenida se seca a 110 ºC. Se rellena el tanque con fluido (slaking fluid). Una balanza capaz de pesar el tambor más la muestra con una exactitud de 0. Esquema y dimensiones del aparato. y se enciende el motor durante 10 minutos. 3. requiriendo de 2 a 6 horas para su secado. Pt P0 . CALCULOS El Indice de durabilidad húmedo. como sigue: para el primer ciclo Id1 = P1 Pt P0 .P t para el segundo ciclo Id2 = P 2 . .2). 19.P t para n ciclos Con los resultados obtenidos se dibuja un gráfico en el que se representa el número de ciclos frente al valor del índice obtenido en cada uno de ellos (Fig.P t I dn = Pn .Pt P0 . Se lava cuidadosamente el tambor y se introduce en la estufa hasta el próximo ensayo.161 7. Id. Id. 19.2. Gráfico de número de ciclos frente al valor del índice de durabilidad. se calcula como el porcentaje del peso seco retenida tras cada ciclo de mojado. Fig. ensayo y secado respecto de la inicial. ........................................ Datos iniciales Peso del tambor vacío..................... 3......................... 1...... Fecha: ............................... Indice de durabilidad húmedo.................................................................................................. Aspecto del material que pasa............................................................................ g............. Sondeo Nº:........................................... P2.................. g............... Proyecto: ....................................... Peso del tambor más la muestra retenida......... P0............... Id1 (1er ciclo)........................ Indice de durabilidad húmedo......... Localidad: .............162 LABORATORIO DE MECANICA DEL SUELO AREA DE INGENIERÍA DEL TERRENO DETERMINACION DEL INDICE DE DURABILIDAD HÚMEDO Muestra Nº:...................... Cota: ................................... Descripción de la muestra:. g.................................... Peso del tambor más la muestra retenida.... 2.............................. Segundo ciclo Naturaleza del fluido........................................... .......................................................................................... Primer ciclo Naturaleza del fluido.................... Peso del tambor más la muestra inicial.................................................................. Aspecto de los fragmentos retenidos.................................................................................. Id2 (2º ciclo). Ensayado por:...... P1... Aspecto del material que pasa........ Pt............. g...................... Aspecto de los fragmentos retenidos.. El gato comprende una bomba de mano que se acciona mediante una palanca y una válvula de descarga para el retorno. No obstante tanto la forma. barato y rápido realizable tanto en laboratorio como en campo que proporciona un índice. prismáticas. pero cuyo diámetro o anchura que queda entre las dos puntas. . (Fig. Este valor de Is es el valor de la tensión (carga por unidad de área) necesario para que se produzca la rotura de la muestra de roca. una punta superior fija y sujeta al armazón y una punta inferior móvil que puede elevarse mediante un gato hidráulico. Is. 20. cúbicas). El ensayo de carga puntual es sensible al diámetro o anchura de la muestra a ensayar y para ello se realiza esta corrección. 20.163 Capítulo XX ENSAYO DE CARGA PUNTUAL El ensayo de carga puntual es un ensayo sencillo. representativo de la resistencia de la roca (o de materiales que soporten una carga de rotura hasta de 51 KN) que permite clasificarla. Su interés no es sólo el de obtener el valor del índice.1).1). como la orientación de las discontinuidades que pueda tener la muestra de roca pueden tener influencia en el valor que se obtenga de Is. MUESTRA Se precisan rocas de cualquier forma (irregulares. APARATO El aparato consiste en un armazón. sino que mediante la corrección del índice respecto a un diámetro de la muestra standard de 50 mm es posible la correlación con valores de compresión simple en rocas. no supere los 100 mm. desde 0 hasta el tamaño máximo que se pueda examinar. Consta asimismo de una escala graduada que nos indica el diámetro de la muestra a examinar. Las puntas son intercambiables y reemplazables (ver fig. Las medidas se obtienen a través de un transductor de presiones y un lector digital en el que se puede leer el valor de la carga aplicada en cada momento. Situar la muestra entre las puntas y acercar lentamente con la bomba hasta bloquear la muestra. 2. P. La carga de la rotura queda registrada en el lector digital.1. mediante la lectura en la escala graduada. . Se procede de la siguiente manera: 1. Se deben de usar siempre las gafas protectoras como prevención a posibles estallidos de la roca. Cerrar la válvula y dar presión al sistema mediante la palanca que acciona el gato hasta que la distancia entre las puntas sea superior en 2 mm al diámetro (D + 2 mm). Debidamente protegidos con las gafas. D.164 Fig. Después de la rotura abrir la válvula y bajar la punta móvil para poder insertar una nueva muestra. PROCEDIMIENTO El aparato debe ser usado sobre una superficie rígida. 20. dar presión a la muestra lenta y uniformemente hasta que se produzca la rotura. 3. Anotar el diámetro o anchura de la muestra. Esquema del aparato. Se anota igualmente. pavimento o banco. 4. para obtener el valor de la carga puntual standard. es decir referido a un diámetro de 50 mm se utiliza el gráfico de la figura (fig.2) que permite clasificar la muestra según el valor de Is y además permite correlacionar al ensayo con el de compresión simple.165 CALCULOS 1. 20. Como el ensayo de carga puntual es sensible al diámetro o espesor de la muestra. El cálculo de la carga puntual es: Is = P D 2 donde: Is = Indice de carga puntual P = Carga D = Diámetro o anchura de la muestra 2. . 166 Fig. Gráfico de corrección de la carga puntual respecto una muestra de 50 mm de diámetro.2. . 20. .................................... Localidad: ............. DPTO................................................................................................................ Sondeo Nº:....... Ensayado por:................................................................ Lectura del lector digital o carga de rotura (P)........... Lectura de la escala graduada o diámetro (D................. Descripción de la muestra:.................................... Forma de la muestra....... Cota: ............ DE INGENIERIA CIVIL DETERMINACION DEL INDICE DE CARGA PUNTUAL Muestra Nº:..... Valor obtenido mediante el gráfico.................................................. Proyecto: ............................................................ ................................. Is......... Valor del índice de carga puntual....................................................................... Fecha: ........................................................167 LABORATORIO DE MECANICA DEL SUELO AREA DE INGENIERIA DEL TERRENO.................................................. I s = P D 2 .. . APARATOS Se utiliza el aparato de la figura 21.169 Capítulo XXI DETERMINACION DE LA DENSIDAD DE UN SUELO “IN SITU” POR EL METODO DE LA ARENA En ocasiones. Estos procedimientos son: .1.1. es necesario determinar la densidad de un suelo tal y como está en el terreno o verificar cómo se ha compactado un relleno. Fig. uno para determinar la densidad de la arena utilizada para el ensayo y otro para determinar el peso de arena necesario para llenar el embudo. Aparatos de medida en posición invertida. CALIBRADO DE LOS APARATOS MECANICOS Hay que efectuar dos procedimientos de calibrado. 21. 170 1. Determinación de la densidad de la arena utilizada Determinar el volumen de la jarra y la conexión incluyendo la válvula, como sigue: 1. Pesar el aparato unido (jarra y conexión). 2. Colocar el aparato derecho y abrir la válvula. 3. Rellenar el aparato con agua hasta que aparezca sobre la válvula. 4. Cerrar la válvula y quitar el exceso de agua. 5. Pesar el aparato con agua y determinar la temperatura del agua. 6. Repetir el procedimiento descrito de (1) a (5) al menos dos veces. 7. Convertir el peso en miligramos a mililitros con corrección para la temperatura como se describe en el apartado CALCULOS. El volumen será la media de las determinaciones realizadas con una variación máxima de 3 ml. Determinar la densidad de la arena que se utiliza en el campo como sigue: 1. Colocar el aparato vacío, en posición derecha, sobre una superficie firme, cerrar la válvula y llenar el embudo de arena. 2. Abrir la válvula y, manteniendo el embudo al menos medio lleno de arena, llenar el aparato. Cerrar la válvula bruscamente y retirar el exceso de arena. 3. Pesar el aparato con arena y determinar el peso neto de arena al sustraerle el peso del aparato. 4. Dividir el valor obtenido para el peso de la arena utilizada por el volumen determinado anteriormente, para hallar de este modo la densidad de la arena utilizada. 2. Determinación del peso de la arena requerido para llenar el embudo con dicha arena. El procedimiento es el siguiente: 1. Poner la arena en el aparato y pesar el aparato con la arena. 2. Colocar el aparato invertido sobre una superficie plana y limpia. 3. Abrir la válvula y tenerla abierta hasta después de que la arena pare de correr. 171 4. Cerrar la válvula bruscamente, pesar el aparato con la arena que quede y determinar la pérdida de arena. Esta pérdida representa el peso de la arena requerido para llenar el embudo. 5. Retirar la arena utilizada en la determinación y cerrar la válvula. PROCEDIMIENTO 1. Determinar la densidad de un suelo “in situ”. El procedimiento es el siguiente: 1. Preparar la superficie donde se va a realizar el ensayo y asegurarse de que es plana. 2. Poner el aparato invertido sobre el plano preparado y marcar el contorno del embudo. 3. Excavar el pozo del ensayo dentro de la marca del embudo. Todo el suelo excavado se coloca en un recipiente sin perder nada. 4. Poner el aparato en la posición previamente marcada; abrir la válvula y después de que la arena pare de fluir, cerrar la válvula. 5. Pesar el aparato con la arena restante y determinar el peso de arena empleado en el test. 6. Pesar el material que se sacó del pozo. 7. Mezclar totalmente el material y tomar una muestra representativa para determinar la humedad. 8. Secar y pesar la muestra para obtener la humedad. 2. Determinar el volumen mínimo del pozo para el ensayo. Se obtiene mediante la tabla 21.1. Tamaño de partícula máximo Volumen mínimo del pozo de ensayo Muestra mínima para el contenido en agua Tamiz nº 4 708 100 ½ in (12,5 mm) 1416 250 1 in (25 mm) 2124 500 2 in (50 mm) 2832 1000 Tabla 21.1. Volumen mínimo para el pozo del ensayo y para la muestra de determinación de la humedad, en función de la partícula de tamaño máximo. 172 DATOS 1. Datos de calibrado Determinación de la densidad global de la arena: - Volumen del aparato de densidad: * Peso del aparato. * Peso del aparato más agua requerida para llenarlo. * Temperatura del agua. - Peso del aparato más la arena requerida para llenarlo. Peso de arena requerido para llenar el embudo: - Peso del aparato más arena requerido para llenarlo (antes de llenar el embudo). - Peso del aparato más la arena que queda (después de lleno de arena el embudo). 2. Determinación de la densidad del suelo "in situ" Humedad del material ensayado sacado del pozo. Densidad in situ: - Peso del aparato más el peso de la arena restante (después de llenar el pozo). - Peso del recipiente. - Peso del recipiente más peso húmedo del suelo del pozo. CALCULOS 1. Cálculos de calibrado Determinación de la densidad global de la arena El volumen del aparato de densidad se puede calcular con la ecuación: V ad = Pa γa donde: Vad: Volumen del aparato de densidad Pa: Peso del agua requerido para llenar el aparato γ: Peso específico del agua (tabla 21.2). 173 La densidad de la arena se puede calcular con la ecuación: d are = ( Pare )ad V ad donde: dare: Densidad de la arena. (Pare)ad: Peso de arena requerido para llenar el aparato. Vad: Volumen del aparato de densidad. Temperatura, T (ºC) Peso específico del agua (γa) 12 1,00048 14 1,00073 16 1,00103 18 1,00138 20 1,00177 22 1,00221 24 1,00268 26 1,00320 28 1,00375 30 1,00435 32 1,00497 Tabla 21.2. Peso específico del agua en función de la temperatura. Determinación del peso de la arena requerida para llenar el embudo Este valor se puede determinar sustrayendo el peso de la arena restante (después del llenado del embudo) del peso de la arena requerida para llenar el aparato. 2. Determinación de la densidad del suelo “in situ” El peso seco del material del pozo de ensayo se puede calcular utilizando la fórmula: Ps = P × 100 h + 100 h: contenido en humedad del material del pozo.174 donde: Ps: Peso seco del material del pozo. dare: Densidad de la arena. La densidad aparente "in situ" del material analizado. d se calcula con la ecuación: d= P V Finalmente la densidad seca "in situ" ds sería: ds= Ps V . P: Peso húmedo del material del pozo. El volumen del pozo se puede calcular: ( Pare )t . (Pare)e: Peso de arena del embudo.( Pare )e d are V= donde: V: Volumen del pozo. (Pare)t: Peso total de la arena utilizada. .................................................................... ºC (5) Peso específico del agua a TºC........ (6) Volumen del aparato...................... (Pare)ad................................................................... Proyecto: ................................................................... Fecha: ................................................................................................... g Ensayo nº 2........................... DPTO........... V [(3)/(5)]..... g (9) Peso arena para llenar aparato............................................... Descripción de la muestra:............................................................................................... g (3) Peso de agua para llenar aparato...................................... g (10) Densidad arena...... Ensayado por:.... g (8) Peso del aparato.........175 LABORATORIO DE MECANICA DEL SUELO AREA DE INGENIERIA DEL TERRENO.................................... g Peso medio..Volumen del aparato de densidad......................................... Vad (1) Peso del agua requerido para llenar el aparato más el peso del aparato Ensayo nº 1.................................... g Ensayo nº 2........................................... g (4) Temperatura del agua............. g Peso medio............ g Ensayo nº 3............... Datos de calibrado Determinación de la densidad global de la arena .......................... γa.............. T................................................................. Sondeo Nº:......... Localidad: ........................................... ..... g (2) Peso del aparato Ensayo nº 1......................... g Ensayo nº 4................................................ Cota: ........................Densidad global de la arena (7) Peso arena para llenar aparato más aparato........................................................................ DE INGENIERIA CIVIL DETERMINACION DE LA DENSIDAD DE UN SUELO “IN SITU” POR EL METODO DE LA ARENA Muestra Nº:........................................................................ [(7)-(8)] ................... cm3 ........... 1..................................................................................................... dare [(9)/(6)]..................... g/cm3 .............................................. Pa [(1)-(2)]................................................................................................................. ....................................................................(23)].................................... g (13) Peso de arena requerido para llenar el embudo.................. DPTO............................ g (25) Peso del suelo seco del pozo................................................................................ [(17) ........................................ V.................................. g 2...... dare......................... P...... Determinación de la densidad de un suelo in situ (14) Humedad de la muestra ensayada........(24) / {(14) +100}]..................................................................... g (12) Peso de arena que queda (después de lleno el embudo) más peso del aparato................................ d [(24) / (21)].......................................... % (15) Peso del aparato más peso de la arena (antes del uso)..... g/cm3 ......................... g (18) Peso de arena para llenar el embudo...............................[(16)-(15)] ........................................ (10)......................... g/cm3 (27) Densidad seca del suelo “in situ”...cm3 (22) Peso del suelo húmedo del pozo más peso del vaso................................................ g (20) Densidad de la arena..................................................................... g (16) Peso del aparato más peso de la arena restante (después del uso)................ [(19) / (20)]...176 LABORATORIO DE MECANICA DEL SUELO AREA DE INGENIERIA DEL TERRENO.... (Pare)e [(12)]................................................................................................. g (24) Peso del suelo húmedo del pozo................. (Pare)t...... (Pare)e.... g (26) Densidad aparente del suelo "in situ".............................. [(22) ............................................... [(11)(12)]. h.................................................................... DE INGENIERIA CIVIL DETERMINACION DE LA DENSIDAD DE UN SUELO “IN SITU” POR EL METODO DE LA ARENA (Continuación) Determinación del peso de arena requerido para llenar el embudo (11) Peso de arena para llenar aparato más aparato....................................(18)].................................................... g (19) Peso de arena usada en el ensayo............................................ g/cm3 (21) Volumen del pozo de ensayo. ds [(25) / (21)]....... Ps [100........................................ g (17) Peso de arena utilizada en el ensayo más peso de arena en el embudo................................... g (23) Peso del vaso........................................................... el usuario deberá mantener una información precisa. de manera que el detector cuenta los neutrones lentos que se producen. sobre el tema. la densidad seca. deberá acudir al técnico correspondiente. por ejemplo un minuto. Por otra parte. al día. expresado según la elección del usuario en kilogramos por metro cúbico o libras por pie cúbico. bases estabilizadas con cemento o betún y capas asfálticas. Análogamente a lo dicho en el caso de la densidad. durante un cierto período de tiempo. Este equipo permite también calcular la compactación expresándola en % de Proctor (en este caso hay que calcular previamente la densidad máxima y humedad óptima mediante el ensayo Proctor). para que pueda subsanarle cualquier interpretación indebida. estos equipos también se pueden utilizar con otro tipo de materiales. De esta forma se puede establecer una relación entre las cuentas acumuladas durante un período de tiempo. la humedad. Téngase siempre en cuenta que. Lo que se cuantifica es la porción de rayos gamma emitidos por la fuente que llegan a los detectores después de haber atravesado el material que se ensaya. Dado que con bastante frecuencia se cambian las normas y las disposiciones oficiales sobre el empleo de materiales radiactivos. aunque no existe ningún peligro para el operador cuando el equipo se utiliza adecuadamente según las instrucciones. MÉTODO DE LOS ISÓTOPOS RADIACTIVOS. expedida por el Consejo de Seguridad Nuclear. se podrá así establecer una relación entre la humedad y el número acumulado de cuentas. siempre existe un riesgo potencial a causa de la propia naturaleza del equipo. y la densidad. con dos detectores de rayos gamma del tipo Geiger Muller. debe previamente leer con detenimiento las secciones del manual de examen. Mediante una adecuada calibración. Cualquier persona que vaya a utilizarlo. las medidas de humedad se efectúan utilizando una fuente radiactiva de 40 mCi de Americio 241: Berilio y un detector de neutrones lentos de Helio 3. cuando no se toman las precauciones debidas.177 Capítulo XXII DENSIDAD Y HUMEDAD DE SUELOS “IN SITU”. En este caso. Para operar con estos aparatos es necesario poseer la licencia para uso de Materiales Radiactivos. relativas a precauciones y seguridad radiológica. En el supuesto de que no las comprenda completamente. zahorras. . INTRODUCCION Los equipos para la medida de densidades y humedades desde la superficie de la Serie 3400 han sido diseñados específicamente para determinar la humedad y la densidad de suelos. el tanto por ciento de humedad y el porcentaje de compactación. los neutrones rápidos emitidos por la fuente son frenados por los átomos de Hidrógeno del suelo. Las medidas de densidad se realizan por medio de una fuente radiactiva de 8 mCi de Cesio 137. El modelo 3411-B incorpora un microprocesador con todas las constantes de calibrado y los algoritmos necesarios para calcular y presentar directamente en pantalla los valores de la densidad húmeda. con alimentación a 12 voltios con el negativo a tierra. Sirve como su nombre indica para facilitar la operación de retirada de la varilla una vez efectuada la perforación.1. - Recargador de baterías de corriente continua. los conjuntos de baterías recargables y la fuente radiactiva. El primero consiste en servir para establecer las cuentas standard a las que referiremos todas las medidas. Este bloque tiene dos cometidos. 22. Este recargador funciona indistintamente a 150-230 voltios y 50-60 Hz. Este cargador se puede utilizar conectado al encendedor del salpicadero del coche. Equipo medidor portátil. Empleada conjuntamente con un martillo. - Varilla de perforación. - Recargador de baterías de corriente alterna. . - Placa guía-raspador.178 EQUIPO El equipo TROXLER Modelo 3411-B consta de: - Medidor: Instrumento que contiene todos los módulos electrónicos. permite perforar el orificio necesario para efectuar las medidas de transmisión directas. El segundo es constituir una referencia fija verificar la estabilidad a largo plazo. - Patrón de referencia (también llamado "standard"). - Herramienta para retirar la varilla de perforación. Esta componente sirve para guiar la varilla de perforación y para alisar el emplazamiento elegido para efectuar la medida. Fig. Las posiciones SLOW. M. NORM y FAST corresponden a períodos de acumulación 4. DS. Las funciones indicadas en blanco funcionan cuando la tecla SHIFT no está presionada (MEASURE.25 minutos respectivamente. hasta que el mismo se desconecte automáticamente. Equipo medidor portátil verificando las características de la superficie de una carretera. PWR/TIME. 2. La tecla SHIFT en amarillo activa las funciones indicadas en ese mismo color (STANDARD. A continuación se incluye una descripción de las funciones de los distintos controles de este modelo (el número que figura al principio de cada uno corresponde al señalado en la figura 22. BAT. se muestran los indicadores del estado de funcionamiento. ST y TST).179 Fig. 3. en la que además de presentarse las cuentas acumuladas y los resultados calculados. ---. Pantalla de cristales líquidos. 22. por lo que es necesario proceder a su recarga. No obstante. DD. 4. Estos son: ERR. % MAR. Cinco de las teclas tienen un doble cometido. Se está produciendo un proceso de acumulación de cuentas o se ha producido un error de cálculo. % PRO. MS. 1 y 0. El teclado lleva un código de colores para facilitar su empleo. Aviso de que la batería está baja de carga. WD. el medidor puede aún funcionar normalmente unas horas. El número presentado en pantalla tiene un valor negativo.3): 1. Cubierta del conector para el recargador de la batería. . %D).2. MC. Este conmutador pone en funcionamiento el equipo y selecciona el período de tiempo de acumulación. DC. bien sea de una cuenta standard o bien sea de una cuenta de medida. La tecla SET permite conocer o cambiar el valor del Marshall o del Proctor que tiene almacenado el equipo. la densidad seca. La fila superior de teclas es para efectuar cálculos y para las funciones de prueba. Para acceder a ellos es necesario aflojar los cuatro . 22. % M) calculan respectivamente la densidad húmeda. las teclas MC (cuenta de humedad) y DC (cuenta de densidad) sirven para presentar las cuentas de medida. Por su parte. Por su parte las %MAR y %PRO calculan los tantos por ciento del Marshall y del Proctor.180 Fig. M. 5.3. La tecla STANDARD/MEASURE se utiliza indistintamente para iniciar una acumulación. Las teclas MS (Patrón de humedad) y DS (Patrón de densidad) nos permiten pasar a pantalla las cuentas standard. el contenido en humedad y el tanto por ciento de humedad. La tecla TST permite iniciar las rutinas de autocomprobación que se describen detalladamente con posterioridad. Este grupo de conmutadores se encuentran situados en el panel del circuito impreso que está inmediatamente detrás del panel frontal. Las teclas blancas (WD. DD. Controles del panel frontal del Modelo 3411-B. La segunda hilera de teclas se utiliza para determinar que registro es el que se desea presentar en pantalla. TIPO A. PCF/SI. TEL A-102112.005% . 6. para neutrones y superficiales rayos gamma. densidad). Certificado especial por las normas internacionales GB: SFC 140. 50-60 Hz ó 12~14 V corriente continua. 0. 2 (humedad. Am-241. 40 watios-hora. Cs-137. Doble encapsulado en acero inoxidable.01%/ºC. HEATER. ESPECIFICACIONES ELECTRICAS Precisión en tiempo y estabilidad: Estabilidad de la fuente de alimentación: Energía almacenada: Tiempo de recarga de la batería: Conexión para recargar: Pantalla de cristales líquidos: Máximo valor en pantalla: Registradores cuentas: ±0. 7. DOT 7a. 19999. 15 mrem/h máx. Etiqueta amarilla II. Acero inoxidable.0002%/ºC.0. Cuando se utilice a temperaturas por debajo de 0 oC. mientras que en la posición SI. 110/220 V. se pone en funcionamiento un elemento calefactor de la pantalla. 40 ± 10 mCi de Americio-241: Berilio con una emisión de 70000N/Seg. es necesario utilizarlo. Certificado especial GB: SFC 7. dureza Rockwell 55 C. Así en la posición PCF los resultados vendrían expresados en libras por pie cúbico. En los modelos más antiguos de este equipo. Estos conmutadores para la corrección de humedad sirven para ajustar el calibrado de humedad del equipo.1. ±0. En la posición TEST se envía una señal conocida a la entrada del contador para efectuar una comprobación. vendían en Kg/m3. MEAS/TEST. El conmutador de profundidad debe encontrarse siempre en la posición que corresponda al mismo valor que la profundidad a la que se encuentra la varilla con la fuente. A continuación se describen las funciones de estos conmutadores. En posición MEAS es en la que debe encontrarse para su utilización normal. Indice de transporte. Este mando sirve para determinar las unidades en que queremos los resultados. ESPECIFICACIONES RADIOLOGICAS Fuente de rayos gamma: Fuente de neutrones: Forma de la fuente: Blindaje de Protección: Relación de dosis: Varilla con la fuente: Embalaje: Sello de la fuente aprobado: 8 ± 1 mCi de Cesio-137. TEL A-102451.181 tornillos en las esquinas del aparato y sacar el módulo al exterior. .. 14 horas. Tungsteno y plomo. 4+1/2 dígitos. de manera que la base del medidor descanse sobre la placa de metal situada entre los bordes salientes. en porcentaje.182 METODO OPERATORIO (TROXLER MODELO 3411-B) Tener conectado el equipo durante 10 minutos antes de utilizarlo. en relación con el valor de calibrado de fábrica. Tampoco debe encontrarse ningún otro equipo similar a una distancia inferior a 10 m (30 pies). en relación con el valor de calibrado de fábrica. Estos valores se deben mantener hasta que se envíe de nuevo el equipo a fábrica para su recalibrado. 4. Suponiendo que el equipo es nuevo. Situar el equipo sobre el patrón. . Colocar el patrón sobre una superficie sólida que tenga una densidad de 1600 Kg/m3 (100 libras por pie cúbico) o superior como puede ser un suelo compactado. Asegurarse de que el equipo ha quedado firmemente sujeto y en posición correcta. Girar el conmutador PWR/Time a la posición SLOW (posición de 4 minutos). quedando los valores almacenados en la memoria del ordenador del equipo. Soltar el elemento de sujeción que mantiene a la varilla de la fuente en posición “Safe” (muesca superior). 2. los valores límite. o que acaba de ser recalibrado. aplicando los siguientes porcentajes: ±1% para la cuenta standard de densidad y ±2% para la cuenta standard de humedad.Standard de humedad ±4% cada día durante los 4 primeros días. 7. 3. En la pantalla aparecerá la cuenta con el indicativo ERR en la esquina izquierda superior. que se incluye con el equipo. Pulsar las teclas DS y registrar la cuenta standard de densidad. El patrón es un bloque de polietileno de 6 Kg (12 libras). 6. Anotar las cuentas standard en el cuaderno de datos.Standard de densidad: ±2% cada día durante los 4 primeros días. NOTA: Para poder verificar la estabilidad del equipo se utilizan las cuentas diarias de los valores estándar de densidad y humedad. 1. a fin de que se estabilicen los reguladores y los detectores. betún u hormigón. Volver a colocar el bloque patrón en su caja. El equipo debe estar situado por lo menos a 3 m (10 pies) de distancia de cualquier objeto de gran tamaño. Transcurridos 4 minutos finalizará el cuenteo. comparándolas entre sí. son los siguientes: . 1. Tomar las cuentas standard. 5. necesitándose a partir de este momento iniciar un nuevo proceso similar al descrito anteriormente. tal como un vehículo o la pared. las cuentas diarias se deben comparar con el valor medio de las obtenidas en los cuatro primeros. Presionar simultáneamente los mandos SHIFT y STANDARD. En el caso . Pulsar la tecla MS seguidamente para registrar la cuenta standard de humedad. A partir del cuarto día. En el caso de que la superficie no esté aceptablemente lisa y uniforme. Verificación de la densidad y la humedad. 4. Situar la varilla con la fuente en el orificio. a la profundidad en la que se desee hacer la medición. 10. Girar el conmutador PWR/TIME a la posición NORMAL (equivale a 1 minuto). El proceso de contaje finalizará al cabo de 1 minuto. (Se pueden utilizar los finos de la parte levantada o arena fina. acondicionarla empleando para ello el raspador. Retirar la sonda haciéndola girar y tirando hacia arriba. Pulsar %M para obtener el porcentaje de humedad (humedad divida por densidad seca). Pulsar M y registrar la humedad (Kg/m3 cúbico o libras por pie cúbico).183 de que las verificaciones nos den porcentajes superiores a los indicados. para rellenar los huecos). Tirar del equipo de manera que la varilla con la fuente haga un buen contacto con la pared del taladro en la parte delantera de aquél. En la pantalla aparecerá la lectura con ERR en una esquina superior izquierda. 7. 9. 3. La sonda funciona más fácilmente si se la gira ligeramente después de cada penetración. 2. Pulsar la tecla MEASURE. introducir ésta en el interior de dicha herramienta hasta la guía de la placa de raspado. es que existe algún tipo de inestabilidad. Pulsar WD y registrar el valor de la densidad húmeda (Kg/m3 o libras por pie cúbico). Si hay disponible una herramienta de extracción de la sonda. un factor de corrección. 5. pudiendo ser utilizado en cualquier futura medición que se haga en ese mismo suelo. en caso necesario. 1. (No importa si el orificio taladrado tiene más de 50 mm). NOTA: En el caso de suelos que no hayan sido previamente controlados por medio de un equipo nuclear. . En el caso de suelo o material de una base. No soltar la sonda mediante golpes de un lado y de otro. se debe obtener una muestra del terreno en el punto de ensayo correspondiente. 6. El factor de corrección para un suelo determinado solamente es necesario determinarlo una vez. Colocar los conmutadores de corrección de humedad en la posición “00” o bien en el valor del factor de corrección determinado previamente. Por medio del conjunto guía y sonda del equipo. 8. Pulsar DD y registrar la densidad seca (densidad húmeda menos la humedad). a fin de determinar su humedad y establecer. perforar un orificio de al menos 50 mm (2 pulgadas) más profundo que el punto en el que se desea hacerlas medidas. Seleccionar en el indicador de profundidad el valor de ésta que se desee. (Cada número representa 25 mm o 1 pulgada). 2. pero ahora seleccionando con el conmutador (+/-) la posición (-). Medidas de compactación. En el caso de que se utilizase en medidas de otros materiales. En el caso de que se trabaje con hormigón asfáltico se debe tener almacenado en el registro el valor Marshall. En el caso de que el valor fuera demasiado alto. colocar el conmutador (+/-) en la posición (+). Pulsar las teclas SHIFT y SET y soltar SHIFT seguidamente. . Todos estos datos serán los correspondientes a los valores de un punto del muestreo de control que los iremos anotando.184 3. Sobre un suelo o el material de una base 4. De esta manera aumentará el valor que aparece en pantalla. 2. Presionar SHIFT y %PRO. leyendo entonces el valor almacenado. Soltar el mando SET cuando se alcance el valor deseado. junto con los demás. Pulsar SHIFT y SET. Si el valor es demasiado bajo. tomando el valor del porcentaje de la densidad Proctor (densidad seca dividida por la máxima Proctor). Análogamente en el caso de suelo es necesario tener almacenado el valor Proctor. (Por ejemplo. 3. en la hoja de resultados que se suministra. en betún para la compactación se utiliza el valor del Marshall en lugar del Proctor. el proceso es análogo y las diferencias son mínimas. 1. operar de forma análoga. ..................................minutos Profundidad Posición selector humedad Cuentas densidad Cuentas humedad Densidad húmeda Densidad seca Media densidad parcial Media densidad total gr/l % Humedad Media humedad parcial Media humedad total Lecturas a.... METODO DE ISOTOPOS RADIACTIVOS Muestra: ............................. Situación Clase de material Altura de tongada Maquinaria Cota Superficie de capa Capa Nº Número de pasadas Localización de la muestra Lecturas a............................... DPTO................................................... DE INGENIERIA CIVIL DENSIDAD “IN SITU”.......... .......... .. ................................. Carburo DENSIDAD Arena ........................................... Proyecto: .....minutos Calibración Cuentas standard densidad Cuentas standard humedad HUMEDAD EN OBRA % ∆ CORRECCION Método MEDIA PROCTOR Humedad óptima Estufa DENSIDAD EN OBRA 3 Densidad Tm/m % máxima Compactación HUMEDAD Alcohol % de desviación < 1% < 2% Observaciones:..................185 LABORATORIO DE MECANICA DEL SUELO AREA DE INGENIERIA DEL TERRENO........................................................................ . hincado mediante sucesivos golpes. . Histograma de N en función de la profundidad. Su gran difusión se debe.1. la altura de caída y el número de golpes/minuto.187 Capítulo XXIII ENSAYOS DE PENETRACION DINAMICO Y ESTATICO I. se obtiene un sistema de referencia en el que el cálculo del número de golpes. arcillas limosas y arcillas arenosas) es función. fundamentalmente del contenido en humedad natural. Los sondeos de penetración dinámica se han desarrollado en todo el mundo a partir de los estudios de Mohr en 1927. N. ENSAYO DE PENETRACION DINAMICA El ensayo de penetración dinámica consiste en el cálculo de los golpes necesarios para hincar en el terreno sucesivas cantidades constantes de una batería de barras mediante la caída de un peso.1) donde las variaciones de N están relacionadas con la resistencia dinámica del terreno atravesado. Los datos obtenidos de este ensayo permiten conocer las características cualitativas y cuantitativas del subsuelo. 23. 23. por otra. Manteniendo constantes el peso de la maza. en materiales cohesivos (arcillas. arenas y gravas) la resistencia depende principalmente del estado de compactación. En materiales no coherentes (limos. que no se pueden superar con los ensayos de penetración estática. mientras que. por una parte. necesarios para obtener que la punta penetre distancias constantes (h) permitirá construir un histograma (fig. Fig. encuentra durante la penetración una resistencia que es directamente proporcional a la del medio atravesado. a la aportación de las características geotécnicas "in situ" y. por lo que tiene una amplia aplicación en Mecánica de Suelos. Esta resistencia depende de las características físicas y mecánicas del terreno natural. a la posibilidad de penetrar en estratos de elevada resistencia. GENERALIDADES Un objeto cónico. en líneas generales. 23. 23. En materiales cohesivos los valores resultan ser más constantes. N y diferentes parámetros de los suelos. En particular. en particular.1. En el primer caso. en una primera aproximación.2).2. la litología del subsuelo. la alternancia de litotipos granulares de los pelíticos. caracterizándose por una cierta linearidad del gráfico. La evolución del histograma permite reconocer. 23. el gráfico obtenido permite. Morfología del histograma en terrenos cohesivos (a) y granulares (b).188 MORFOLOGIA DEL HISTOGRAMA EN FUNCION DE LA LITOLOGIA. 23. permite construir perfiles geológicos del subsuelo. CORRELACION ENTRE N Y ALGUNOS PARAMETROS DE LOS SUELOS Las tablas 23. se pueden diferenciar los terrenos no cohesivos de los cohesivos (fig. permite efectuar una correlación entre niveles homogéneos según N y. . Fig.2.3 y 23. El alto grado de constancia en los valores obtenidos mediante pruebas distribuidas en la misma área. el histograma presenta una disposición recortada de picos contrapuestos. por lo tanto. individualizar la constitución litológica según la homogeneidad geomecánica de los estratos que constituyen el subsuelo y. con alternancia de elevados valores de N con valores más bajos y tanto más diversificados cuanto más elevada es la densidad del medio. En terrenos arenosos de baja densidad se pueden obtener histogramas con una disposición muy parecida a los obtenidos en terrenos cohesivos (en caso de incertidumbre conviene tomar pequeñas muestras para su reconocimiento directo).4 muestran algunas correlaciones entre el número de golpes. En general. 35 0. Consistencia N Identificación manual Dura Muy rígida Rígida Media (firme) Blanda Muy blanda > 30 15 – 30 8 – 15 4–8 2–4 <2 Se marca difícilmente Se marca con el pulgar Se marca con el pulgar Moldeable bajo presiones fuertes Moldeable bajo presiones débiles Se deshace entre los dedos Resist.2 0.9 2.1 1. Correlación para suelos no cohesivos entre compacidad.3 Arcilla Muy blanda Blanda Media Firme Dura 0–2 3–5 6 – 15 16 – 25 más de 25 0.08 –2.8 Tabla 23.5 – 1.2. 1984).6 Kg) y 30” (76.3. de golpes Arena y limo Muy suelta Suelta Media Compacta Muy compacta 0–4 4 – 10 11 – 30 31 – 50 más de 50 Carga que se puede aplicar en Kg/cm2 0. 1984).65 – 0.1 5.15 – 0.2 – 1.25 – 0. a compres.0 > 4.55 0.85 – 1.27 0.1 – 6.2 cm.9 – 5.35 – 0.24 2.) de caída Suelo Designación Nº.0 – 4.27 – 0.0 1.0 1. Tubo de 2” x 1 3/8” Maza de 140 libras (63.15 0.5 1.60 0 – 0.76 0.92 – 2.92 0.1. q u (Kg/cm2) (g/cm3) > 2. Propiedades comunes de suelos arcillosos (Hunt.189 Tabla 23. Compacidad Muy suelto Suelto Medianamente denso Denso (compacto) Muy denso (*) De Gibbs y Holtz (1957).0 – 2. densidad relativa y N (Hunt.85 0. Densidad relativa Dr (*) < 0.1 – 2.08 1.0 2. 1976). γsat simple.0 1.25 Tabla 23.60 – 1.0 N (SPT) <4 4 – 10 10 – 30 30 – 50 > 50 .76 –1. Ensayo de penetración estándar (SPT) (Sanglerat.2 – 4 4 – 8.2 2.55 – 2.44 –1.65 0. 21 2.74 0.49 1.92 0.59 1.35 Material GW: Gravas bien graduadas.39 0. e = Penetración obtenida para un solo golpe de la maza. Rd (resistencia de ruptura dinámica en la punta) es un parámetro característico que depende del estado de compacidad en los suelos granulares y del estado de consistencia en terrenos cohesivos. qad con un coeficiente de seguridad en torno a 3.65 1.4. χ característico de cada penetrómetro que.49 1.83 1.04 1.57 0.6 0. arenas con grava SM: Arenas limosas ML: limos inorgánicos.7 1.75. Compacidad Dr (%) N (1) Densidad seca (2) γd (g/cm3) Densa Medianamente densa Suelta Densa Medianamente densa Suelta Densa Medianamente densa Suelta Densa Medianamente densa Suelta Densa Medianamente densa Suelta Densa Medianamente densa Suelta 75 50 25 75 50 25 75 50 25 75 50 25 75 50 25 75 50 25 90 55 <28 70 50 <20 65 35 <15 50 30 <10 45 25 <8 35 20 <4 2.5 y 0.65 0.65 (partículas de cuarzo). Propiedades comunes de los suelos no cohesivos (Hunt. 1984). arenas con grava SP: Arenas mal graduadas.52 0. se obtiene en la mayoría de los casos dividiendo la resistencia dinámica entre un valor comprendido entre 15 y 20. varía entre 0.89 1. Según la formula “holandesa” se puede obtener mediante la siguiente expresión: Rd = M 2H Ae(M + nP ) donde: M = Peso de la maza.90 1.08 1.43 0. . A = Sección de la punta cónica. H = Altura de caída de la maza.67 1.49 0. P = Peso de cada barra.8 0.76 1. n = Número de barras clavadas en el ensayo.47 0. mezclas de grava y arena SW: Arenas bien graduadas.41 1. (2) Los valores corresponden a γs = 2.80 0.92 1. arenas muy finas Indice de Angulo de poros rozamiento e interno 0. Esta fórmula se suele modificar mediante la introducción de un coeficiente. La carga admisible.28 0.190 Tabla 23.36 0.55 1.97 2.22 0.00 40 36 32 38 35 32 37 34 30 36 33 29 35 32 29 33 31 27 (1) N es el número de golpes por 30 cm de penetración en el SPT. RESISTENCIA DINAMICA Y CARGA ADMISIBLE La resistencia dinámica. normalmente.79 1.33 0. mezclas de grava y de arena GP: Gravas mal graduadas. se puede obtener de la siguiente expresión: Rd = 75 N ×χ 12. Tubos microfisurados de PVC. B: Barras de acero de 1 m de longitud y 2. P: Plancha de base. Sistema de Fijación A: Maza de caída libre de 30 Kg (20 + 10). Extractor hidráulico. N: Visualizador profundidad de fijación. Grupo Motor D: Motor Briggs-Stratton 4T. C: Punta cónica (ángulo de incidencia de 60º y sección de 10 cm2). 3. 23. RESISTENCIA DINAMICA Para este penetrómetro la resistencia dinámica Rd. E: Bomba hidráulica con depósito de aceite. I: Motor oleodinámico.4 Kg de peso. técnicas del Frecuencia de caída de la maza: 55 golpes/minuto. Tubos de revestimiento.5 + n .3) 1.3. F: Pedal de distribución. Figura 23. 4. Instrumentos complementarios - Tomamuestras. Vane test. Autotransportador Honda. Sonda de medición del nivel freático. 2. H’: Basamento del sistema de fijación. G: Colectores de junta rápida. Características penetrómetro SUNDA DL030. Sistema de medición M: Cuentagolpes. H: Altura de caída libre de la maza = 20 cm.191 PENETROMETRO DINAMICO SUNDA DL030 CARACTERISTICAS TECNICAS (Fig. 531 0.623 0.573 0.642 0. etc.192 donde: N = Número de golpes necesarios para penetrar 10 cm (N10).5.527 0. Normas alemanas Estándar DIN 4094.535 0.5.607 0. El empuje dinámico permite hincar puntas y barras dinámicamente según los estándar de medida que más se usan actualmente: SPT y ASTM 1586.545 0. χ = Coeficiente característico del penetrómetro. Número de barras utilizadas en el ensayo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Coeficiente χ 0.565 0. Tabla 23. n = Número de barras utilizadas en el ensayo.583 0. Normas Suecas Estándar. ya que se puede variar tanto el peso de la maza batiente (50-75 Kg) como la altura de caída de la misma (10-75 cm). .5 Kg. Altura de caída: 75 cm. Masa pasiva: 4.558 0.551 0.2 Kg. Barras de acero de alta resistencia de 32 mm de diámetro y 1 m de longitud. De serie está montado para efectuar el DPSH (Dynamic Probing Super Heavy) y presenta las siguientes características: - Maza batiente: 63. Se obtiene a partir de la tabla 23. Nuevo Estándar Europeo 1978. pruebas penetrométricas estáticas (parte II de este capítulo) y extracción de muestras de roca a rotación. o efectuar pruebas experimentales alejadas de los estándar.523 PENETROMETRO DINAMICO MENHIR DPSH El Menhir integra una serie de funciones operativas que permiten efectuar pruebas penetrométricas dinámicas. Determinación del coeficiente χ en función de la profundidad.540 0.594 0. .5 mm de diámetro y 60º).5 mm de diámetro y 90º) o recuperable (50. Son muy útiles para determinar parámetros de resistencia a corto plazo en arcillas y limos plásticos blandos. ENSAYO DE PENETRACION ESTATICA La característica fundamental en este tipo de ensayo es que el cono se introduce en el terreno por empuje. viene determinada mediante la siguiente expresión: Rd = 122 N 20 ×χ 10.T. Asta graduada a 10.4. para este penetrómetro. PENETROMETRO ESTATICO MENHIR 100 KN El empuje en el ámbito de la prueba C. 20. Velocidad de choque: 30 golpes/minuto (variable). Posibilidad de elaboración automática del histograma penetrométrico sobre registrador gráfico. La resistencia de avance se mide mediante un manómetro. Mando a distancia mediante pulsador.193 - Punta cónica fija desechable (50. El esfuerzo máximo medible en la punta es de 3000 Kg. Puntas utilizadas en el ensayo CPT. 30 cm con selección manual en función del tipo de estándar a realizar. Figura 23. (Cone Penetration Test) es de 100 KN (unas 10 toneladas).2 + n II. En el ensayo DPSH se cuentan el número de golpes necesarios para penetrar 20 cm en el terreno (N20). a una velocidad constante.P. La resistencia dinámica. Rd. rozamiento lateral específico. En el tramo siguiente (otros 4 cm) se lee el valor ql= Ql/10. 23. El valor fs. resistencia específica en la punta. 3. En el primer tramo (aprox. Relación entre la litología y qc/fs qc / fs LITOLOGIA 0 – 10 Turba (T) 10 – 20 Arcilla (A) 10 – 25 Limo arcilloso (LA) 25 – 40 Limo arenoso (LS) 40 – 60 Arena limosa (SL) 60 – 80 Arena (S) 80 – 100 Arena y grava (AG) . 4 cm) se lee directamente el valor qc = Qc.6.194 PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO C. por separado y una tras la otra. se calcula mediante la siguiente expresión: q -q f s= l c 15 es decir. Este último valor que aparece sobre la pantalla de la centralita está dividido entre 10. en kg/cm2.4). fig.P. en Kg/cm2.T. f s = 2º lectura . a una velocidad constante de 2 cm/s.1ª lectura 15 La relación entre la resistencia en punta y el rozamiento lateral específico (qc/fs) nos puede dar una idea del tipo de materiales que estamos atravesando (tabla 23. de modo que las lecturas son las siguientes: 1. se recogen. 2. las medidas del esfuerzo Qc de reacción del suelo sobre la punta (área = 10 cm2) y el esfuerzo compresivo Ql de resistencia en la punta más la fricción en el manguito (superficie lateral = 150 cm2). Cuando se utiliza la punta mecánica Begemann. mediante una celda extensiométrica (1) y una centralita electrónica de adquisición de datos (2).6) Tabla 23. Mediante un sistema estandarizado se introduce. un tubo de 36 mm de diámetro con una barra interna de 15 mm de diámetro terminada en una punta especial (tipo Begemann o electrónica. de Ingeniería Civil Universidad de Granada ENSAYO DE PENETRACION DINAMICA SUNDA DL030 REF. ENSAYO: LOCALIDAD: FECHA: MAGNA: FORMACION: .195 Laboratorio de Geotecnia Area de Ingeniería del Terreno Dpto. ENSAYO: LOCALIDAD: FECHA: MAGNA: FORMACION: .196 Laboratorio de Geotecnia Area de Ingeniería del Terreno Dpto. de Ingeniería Civil Universidad de Granada ENSAYO DPSH (Dinamic Probing Super Heavy) REF. 197 Laboratorio de Geotecnia Dpto. de Ingeniería Civil Area de Ingeniería del Terreno Universidad de Granada ENSAYO CPT (Cone Penetration Test) REF. ENSAYO: FECHA: MAGNA: LOCALIDAD: PROF (m) FORMACION: LECTURAS CALCULOS qc fs ql qc/fs PROF (m) 1 11 2 12 3 13 4 14 5 15 6 16 7 17 8 18 9 19 10 20 LECTURAS qc ql CALCULOS fs qc/fs . ENSAYO: LOCALIDAD: FECHA: MAGNA: FORMACION: .198 Laboratorio de Geotecnia Area de Ingeniería del Terreno Dpto. de Ingeniería Civil Universidad de Granada ENSAYO CPT (Cone Penetration Test) REF. Consiste en la incisión en el terreno de 2 aspas cruzadas 90º y. Dispositivo de medida. (Fig. M. En condiciones de equilibrio límite: M = τπDH 2 D D 2D + 2τπ 4 3 2 2 M = τ D2 π 3H + D 6 despejando: τ = cu = 6M (3H + D) D2 π donde: τ = resistencia a la cizalla D= anchura de las aspas de la veleta H= altura de las aspas de la veleta M= momento de torsión Fig. mediante un eje vertical. 24. Características de la veleta ELEMENTOS CONSTITUYENTES. alrededor de su eje de simetría. ESCISIOMETRO TAU INTRODUCCION El ensayo escisiométrico se utiliza para la rápida valoración “in situ” de la resistencia a la cizalla de materiales cohesivos saturados sin drenaje. medir el momento de torsión.24. una masa cilíndrica de terreno originada por la veleta.199 Capítulo XXIV ENSAYO ESCISIOMETRICO I. 1.1. al ser φ = 0. tenemos que: τ =cu (cu= cohesión sin drenaje). Compuesto por: . A partir de la relación de Coulomb (τ = c + σ tgφ) para las mencionadas condiciones. necesario para hacer girar.1). 2) y apretar bien con la llave. 8. En asociación con el penetrómetro SUNDA DL030. Llaves fijas. 24.200 - Sistema de medida de alta precisión con índice de valor máximo. en cuyo caso se utiliza el sondeo con revestimiento. Sobre el propio terreno. Introducir la veleta en el terreno y girar la manivela a una velocidad constante del orden de 6º/minuto. 4. 1. Varillas de extensión de acero especial con diámetro de 20 mm y longitud de 100 cm. (velocidades del orden de 1º/segundo proporcionan valores de cu superiores al 20% de los obtenidos con la velocidad indicada). escala de momentos. 2. Caja de transporte. en trincheras o en excavaciones a cielo abierto. 7. En profundidad en sondeos. Insertar el perno con la veleta en el aparato de medida (1) (fig. 2. 1. Sistema de rotación a manivela. Veleta de 19 x 38 mm. 3. 3. Llevar la manecilla indicadora sobre el cero de la escala de grados (amarilla). Veleta de 19 x 28 mm. Colocar el perno (4) en la veleta a utilizar. 6. 4. escala de cohesión y una escala giratoria para la rápida evaluación del dato. Dispositivo para la sujeción y centrado del aparato. escala de grados. El escisiómetro Tau puede operar: 1. Ensayo en el propio terreno o en trincheras. . Perno. MODALIDADES DE EJECUCION DEL ENSAYO. 3. 2. 5. Velocidades superiores pueden dar valores erróneos de cu. 2.3d) y efectuar el ensayo a una velocidad de 6º/minuto. bloqueando con la manivela (l). no deformadas y perfectamente pulidas suele ser suficiente para evitar el rozamiento en el ensayo. la veleta a utilizar. levantar ligeramente y comprobar que no existe rozamiento (en caso contrario ver ensayo con rozamiento). Ensayo en el terreno. utilizando hasta posicionarlo como en la figura. Colocar el dispositivo de medida (fig.3c). 4. 2. 3. 24.201 2. Evitando los movimientos oblicuos y rotacionales.3b) sobre la parte terminal de las barras. 6. Fig. Efectuar la penetración utilizando. LLevar la manecilla indicadora sobre el cero de la escala de grados y trasladar hasta todo lo alto el dispositivo (2). En el caso de que exista rozamiento. Sacar las barras internas y colocar. Ensayo en profundidad.3d) y fijarlo con la llave apropiada. Utilizando la manivela (l) montar el dispositivo (2) (fig. (l) y (G) (fig. en puesto de la punta.Ma . La utilización de barras de buena calidad. Volver a hacer el ensayo para obtener el valor de momento debido al rozamiento Ma. Bloquear todo el sistema mediante las manivelas (L). 24. Colocar el perno (4) (fig.2. Barras φ20 con punta maciza (s) y cabeza de golpeo (t). introducir la veleta en el terreno unos 25 cm. El valor del momento de rotura será: M = Mt . - Tubos de revestimiento (r) (fig. es necesario medir el valor del momento debido a dicho rozamiento (Ma): 1. ENSAYO EN PRESENCIA DE ROZAMIENTO. en asociación con el penetrómetro SUNDA DL030.3a) con punta (p) y cabeza de revestimiento (m). 24. 24. 24. 5. 1. 7. Efectuar el ensayo de la forma habitual para obtener el valor del momento total Mt. Al llegar al fondo. 24. Volver a introducir las barras en los tubos de revestimiento. Aflojando las llaves (1) y (L) elevar el varillaje hasta que la paleta quede fuera del terreno. 3. Contar sobre la escala giratoria los grados obtenidos en la escala amarilla y leer el valor correspondiente de cohesión. 1. 2. o momento en la escala correspondiente. . c. 24.3. es superior al obtenido en el laboratorio. Llevar el cero de la escala giratoria hasta el cero de la escala externa de cohesión. Leer sobre la escala amarilla el valor de los grados. Sucesivas operaciones para utilizar el escisiómetro TAU en asociación al penetrómetro dinámico SUNDA DL030. INTERPRETACION DE LOS DATOS. c.202 Fig. c.4. propuesta por Bjerrum. refleja el factor de corrección en función del índice de plasticidad. y momentos. obtenido con el escisiómetro está influenciado por la velocidad de corte y la anisotropía de la arcilla y. El valor de la cohesión. SISTEMA DE LECTURA. La figura 24. generalmente. Sosteniendo el instrumento con una mano. . sin moverlo oblicuamente. hasta una profundidad de 70-80 mm. Elementos opcionales: . Si el ensayo se hace a una profundidad superior a 15 cm. II. .2 llaves fijas. 1. 2.Varillas de extensión de 1 m de longitud. girar la cabeza en sentido de las agujas del reloj a una velocidad equivalente a una revolución por minuto. .Aspas de 19 mm para esfuerzos de cizalla de 0-120 KPa. 4. en sentido contrario a las agujas de reloj. INSTRUCCIONES DE USO. . Girar. ELEMENTOS CONSTITUYENTES 1.Aspas 33 mm para esfuerzos de cizalla de 0-28 KPa. MOLINETE MANUAL PILCON. Retirar la tapa de plástico y atornillar las aspas apropiadas. 3. Introducir las aspas en la arcilla.Cabeza con cubierta protectora. la manecilla indicadora hasta el tope. . 24.203 Fig. Elementos standard: . 2.4. colocar previamente el número necesario de varillas. Factor de corrección en función del índice de plasticidad.Varillas de extensión de 300 mm de longitud. 204 5. utilizar siempre 2 llaves para evitar que sufra el muelle. limpiar las varillas y molinete con un paño húmedo. 7. Nota: Al atornillar y desatornillar las varillas. en esa posición. Para convertir de KPa en Kgf/cm2 multiplicar por 0. 6. se lee el esfuerzo de cizalla en la escala correspondiente al tamaño de aspas utilizado. Se repite la operación hasta obtener 3 lecturas que no presenten una desviación significativa. La cabeza sólo requiere grasa consistente. Después de usar. La resistencia a la cizalla viene dada por la media de las 3 lecturas. Cuando la muestra ha cizallado la manecilla deja de girar y. lo que podría descalibrar el aparato.0102 . ..... 1 2 (1) Grados (2) Momento M (Kg............................................ Localidad............................................ Referencia... Tipo vane....... Modalidad ensayo....................cm) (3) Cohesión Cu (Kpa) (4) Cu (Kg/cm2)= 0..... DE INGENIERIA CIVIL ENSAYO DEL VANE TEST Fecha................................... (3) Cu=(Cu1+Cu2+Cu3)/3 = ...................................................... Kg/cm2 Cu =.................................205 LABORATORIO DE MECANICA DEL SUELO AREA DE INGENIERIA DEL TERRENO......................................... Formación.. Kg/cm2 3 . Profundidad.............................................................................. Hoja magna.0102 .............. DPTO. . Ley de Snell. como la velocidad es función de la dureza y del grado de consolidación. Este ensayo permite determinar. por otra. Se estudian las ondas que experimentan refracción total.1): senI V 1 = senR V 2 donde: Fig. tener una idea del tipo de material. la velocidad de propagación de las ondas en dichos materiales.207 Capítulo XXV SISMICA DE REFRACCION INTRODUCCION La prospección sísmica por refracción consiste en generar ondas sísmicas en superficie y registrar las que experimentan la refracción a lo largo de los contactos entre diferentes medios del subsuelo con distintas velocidades de propagación. es igual a 90º. por una parte. podemos. 25. R. propagándose por el contacto entre los dos medios (fig. BREVE EXPLICACION DEL METODO DE REFRACCION Una onda sísmica que pasa de un medio a otro. 25. a partir de ella.1c). En este caso sen 90º=1. la profundidad y espesor de los materiales del subsuelo (hasta una determinada profundidad de penetración) y.1. 25. cambia su inclinación y el ángulo viene dado por la ley de Snell (fig. Además. por tanto. La función del sismógrafo consiste en medir el tiempo que transcurre desde la generación de una onda sísmica hasta que ésta es registrada en un geófono situado a una determinada distancia. el rayo refractado experimenta la refracción total. I: ángulo de incidencia R: ángulo de refracción V1: velocidad de las ondas en el medio 1 V2: velocidad de las ondas en el medio 2 Cuando el ángulo de refracción. por tanto: V senI = 1 V2 . ya que son éstas las que proporcionan recorridos de tiempo mínimo y. se registran como las primeras llegadas. con velocidades de propagación diferentes. Las ondas registradas como primeras llegadas serán: 1. Xc. que se propaga a lo largo del contacto A1 A2 (fig.3).2). Representando gráficamente la distancia frente al tiempo (dromocrona. 25.208 Consideramos unas condiciones sencillas. Los recorridos serán MA1A2G1. Onda refractada. etc. Onda directa. fig. Los tiempos de llegada vendrán dados por la suma de los tiempos empleados en cada uno de los tres segmentos indicados: T= X V2 + 2D 2 2 V 2 -V 1 V 1V 2 donde: T= tiempo de llegada de la onda X= distancia del geófono al punto de explosión D= profundidad del refractor V1= velocidad de las ondas en el medio 1 V2= velocidad de las ondas en el medio 2. Los tiempos de llegada serán: T= X V1 donde: T= tiempo de llegada de la onda X= distancia del geófono al punto de explosión V1= velocidad de las ondas en el medio 1.. MG2. la situación de los geófonos (fig. 25. viene dada por: X c = 2D V 2 +V 1 V 2 -V 1 . 25.. MA1A2G2. Si representamos la dromocrona obtenemos una recta V2 que no pasa por el origen (fig. de medios horizontales y velocidades constantes V1 y V2.2). 25. G2..3).. La distancia.. etc. de velocidad V1 y recorridos MG1. obtenemos una recta cuya pendiente es la inversa de la velocidad V1.. Sea M el punto de explosión y G1. a la cual se cortan V1 y V2. 2. 01%. Equipo de registro Fig. Perfil sísmico. Geófonos de registro de 10 Hz. El sismógrafo disponible es de tipo monocanal marca PASI srl modelo LCM-4 cuyas características técnicas son las siguientes: Dispositivo de incremento de señal para discriminar ruidos de fondo.2. 2. la distancia en m y. 50. . 25. CONSTRUCCION E INTERPRETACION DE LA DROMOCRONA A partir de los datos de tiempo obtenidos con el sismógrafo y de las respectivas distancias desde la estación de impacto al punto considerado. Mecanismo monocanal con posibilidad de colocar 4 geófonos y memorización de señal. 800 y 1600 ms con precisión del 0. en ordenadas. Visualización de señal de modo continuo sobre pantalla de cristal líquido de 65 x 125 mm y alta resolución (128 x 256 puntos). se representa. 400.209 APARATOS UTILIZADOS 1. Material topográfico Para el levantamiento taquimétrico de los perfiles a estudiar. Autonomía de 50 horas de uso. Sistema de generación de ondas por golpeo con una maza de 9 Kg sobre una placa de aluminio. 100. en abscisas. Sismógrafo que permite visualizar el ruido de fondo. - Para la generación y registro de ondas sísmicas. 200. Resolución de 100 microsegundos con 8 bits. Tiempo de retardo de 25. el tiempo en milisegundos obteniendo la curva tiempodistancia o dromocrona. Caso de un refractor horizontal y velocidades constantes La dromocrona que se obtiene es del tipo de la fig.4): DA = X ca V 2A -V 1 2 V 2A +V 1 DB = X cb V 2B -V 1 2 V 2B +V 1 donde: - V2: velocidad de las ondas en el medio 2. Refractor horizontal. 25. 25. El tipo de dromocrona obtenida se representa en la fig. 25. . Caso de un refractor inclinado En este caso habrá que hacer un segundo perfil inverso al primero. La velocidad de superficie V1. es independiente de la inclinación del refractor. La velocidad V2 viene dada por: V 2AV 2B V2=2 V 2A +V 2B Las respectivas profundidades serán (fig.3. X c V 2 -V 1 2 V 2 +V 1 2. 25.V 2 = tgβ V2 tgα = 1 .V 1 = Una vez determinadas las velocidades. es decir. situar la estación de tiro en G1 y registrar hacia M. el espesor de la capa superior puede determinarse a partir del "punto de ruptura" Xc: D= Fig. Las pendientes respectivas de los segmentos son iguales a las inversas de las velocidades respectivas: 1 tgα V1 1 1 tgβ = .3.210 En la interpretación de la dromocrona podemos tener varios casos: 1.4. mientras que en las protuberancias.4. Cuando los refractores son horizontales. Xc1: punto de ruptura entre las rectas 1 y 2. hay que tener en cuenta que el tiempo de llegada de la onda sísmica depende del tipo de material que encuentra durante su recorrido. Xca: punto de ruptura desde A hasta B Xcb: punto de ruptura desde B hasta A 3.5). La velocidad media V2 se obtiene a partir de la recta que mejor se ajusta a los puntos. Los puntos que queden por debajo. 2 y 3. Los puntos que queden por encima de dicha línea representan surcos en la superficie de refracción. DA: profundidad del refractor en el punto A. Refractor inclinado. V2B: velocidad aparente obtenida desde B hasta A en el medio 2.6) Si la superficie del refractor no es uniforme. X c1 V 2 -V 1 2 V 2 +V 1 X c2 V 3 -V 2 + 0. Xc2: punto de ruptura entre las rectas 2 y 3. las velocidades se obtienen a partir del gráfico como hemos visto anteriormente. Caso de un refractor no uniforme (fig. la velocidad aumenta. Caso de dos refractores horizontales (fig. 0. Las profundidades de cada uno de ellos viene dada por: D1 = D2 = Fig. 25. En los puntos donde el refractor presenta un surco. . la velocidad disminuye. V1. indican las protuberancias de dicho refractor. 25. DB: profundidad del refractor en el punto B.8 D1 2 V 3 +V 2 donde: - D1 y D2: profundidades de los refractores 1 y 2.8 es un valor aproximado 4. 25.211 - V2A: velocidad aparente obtenida desde A hasta B en el medio 2. V2 y V3:velocidades de las ondas en los medios 1. (a y b.6. aunque lento en su elaboración. sea E un punto cualquiera del refractor y M y L los puntos de emergencia correspondientes a E. tAM=tAC+tCE+tEM y el tiempo de B a L: tBL=tBD+tDE+tEL el tiempo total de A a B será: T=tAB=tBA=tAC+tCE+tED+tEB de donde: T=(tAM-tEM)+(tBL-tEL) Fig. Dos refractores horizontales. Entre ellos cabe destacar el método de los frentes de onda. Este método se basa en lo siguiente: Sea un refractor CD y dos puntos de tiro A y B. que la suma de sus tiempos tA=tAM-tEM y tB=tBL-tEL sea constante e igual al tiempo total T. por tanto. 25. proporciona una representación muy precisa del refractor. . perpendiculares a ME y LE en el medio de velocidad V0) cada punto E del refractor será el lugar geométrico de los puntos de intersección de frentes de onda a y b tales.5. El tiempo de refracción desde A a M será: Fig.7). En la interpretación de la refracción sísmica existen otros métodos que utilizan los tiempos de llegada a cada geófono desde los puntos de explosión conjugados y pretenden la reconstrucción de los rayos refractados dando. la situación del refractor por puntos. 25. 25.212 METODO DE LOS FRENTES DE ONDA. El problema se reduce a trazar los frentes de onda (lugares geométricos de los puntos alcanzados por la sacudida sísmica en un mismo tiempo. normales a los rayos en cada punto) del medio de velocidad V0 y a buscar la intersección cuya suma de tiempos dé el tiempo total T. que. según se dispare en A o en B (fig. Refractor no uniforme Esto quiere decir que si consideramos los frentes de onda emergentes en E. correspondiente al ángulo φa. S. M. El tiempo de A a M. Trazar los rayos emergentes por cada uno de los puntos T. tS. R. tM. se traza en el punto medio de G1G2. 5. Fig. Fig. 2. S.7 un punto cualquiera de AB como M. 25.. los puntos del refractor corresponderán a la intersección de cada dos frentes de onda tales que la suma de tiempos sea igual al tiempo total T. 25. tR. con los ángulos φ correspondientes.7. Una vez trazados los frentes de onda.8)..t1 y: V0 sen Φa = Wa El rayo de emergencia a.. f. donde W es la velocidad aparente correspondiente al punto M1 de la gráfica. Calcular el ángulo que forma el rayo EM con la vertical: φ0 = V0/W. Unir los puntos e.9): G1 G 2 Wa = t2 . 25.. 4. M. Se procede de la siguiente manera: 1. 3. La interpretación se puede hacer hallando la velocidad aparente entre cada dos posiciones de geófonos (fig. tACEM será el tM correspondiente a la dromocrona... y disminuyendo hacia abajo. R... de iguales tiempos para obtener los frentes de onda correspondientes a dichos tiempos.213 TRAZADO DE LOS FRENTES DE ONDA Consideremos en la fig. una escala partiendo de los tiempos registrados tT.. en función de las distancias Te/V0 . (fig.. 25. Tf/V0 etc. 25.8. 7. Trazar sobre los rayos emergentes en los puntos T. . 6.. Hacer lo mismo para el tiro desde B para obtener la otra serie de frentes de onda. 10. . 25. 25. Fig.214 Fig.9. La ventaja del método de Hilf es que puede conocerse el grado de compactación alcanzado y la humedad óptima de un modo preciso y en el término aproximado de una hora. cuando hf es diferente de 0. dsm obtenida con la humedad óptima. donde: z= h . El denominador es el peso del suelo cuando su contenido de agua es el de campo. ésta se puede convertir a dsm(1+hf) dividiéndolo por (1+ho)/(1+hf). como porcentaje del peso seco del suelo.215 Capítulo XXVI UN METODO RAPIDO PARA CONTROL DE LA COMPACTACION DE CAMPO EN TERRAPLENES DE SUELO COHESIVO El método propuesto por J. ho que es la base para el control de la compactación. se deduce a partir de las densidades húmedas. Esta determinación. una vez seco y compacto.hf 1+ h f (26.1) Del mismo modo. el control de las condiciones de compactación a través de la medición de la densidad seca alcanzada bajo la compactación requiere de la determinación del contenido de agua de la muestra del suelo. se le incorpora la humedad de campo hf. puede escribirse: 1+ ho 1+ ho + h f .W. con la consecuencia grave de que frecuentemente se conoce cómo quedó compactada una cierta capa de un tramo en construcción cuando ya ha sido cubierta por otras.2) Cuando hf es igual a 0. ya no es una . Esta expresión representa la densidad del material si a éste. hf.h f ho . z vale h. Para ello es preciso evaluar la expresión dsm(1+hf). o sea el contenido de agua.h f Ps h . CONTROL DE LA COMPACTACION La relación de la densidad seca de campo. Por supuesto que la densidad húmeda correspondiente a la densidad seca máxima dsm viene dada por la expresión dsm(1+ho). lo que. Hilf tiene por objetivo acelerar los procedimientos del control de la compactación y contenido en agua en el campo en terraplenes de suelo cohesivo. exige un tiempo de 18 a 24 horas. Por lo tanto z. I. si se siguen los métodos tradicionales. dsf.h f = P s( 1 + h f ) 1+ h f (26. En efecto. a la densidad seca máxima de laboratorio. Ps se obtiene: z= h Ps .3) El numerador de esta expresión representa el peso del agua que la muestra con h adquirió respecto a la que tenía cuando su humedad era hf. multiplicando y dividiendo por el peso seco de la muestra. ds(1+h) se convierte a la densidad húmeda correspondiente a la humedad de campo hf dividiéndolo por 1+z. Si hf > 0. la densidad húmeda a cualquier contenido de agua h. a su vez.h f = = 1+ 1+ h f 1+ h f 1+ h f (26. 4) Si los valores de ds(1+hf) se trazan como ordenadas. puede deducirse de forma precisa a partir de la expresión: G= d sf ( 1 + h f ) d sf = d sm( 1 + h f ) d sm (26. .. Consecuentemente.hf 1+ z 1+ 1+ h f (26. sino el incremento de agua del suelo. etc. Si se agrega una cantidad fija de agua a la muestra de suelo húmedo. simplemente dividiendo el peso húmedo obtenido por la cantidad 1+z. en peso. El punto máximo sobre la curva de humedades convertidas debe ser dsm(1+hf) ya que hf es constante y ds es la única variable. contra los correspondientes valores de z como abscisas.216 humedad. z permanece constante independientemente de la cantidad de suelo que se haya compactado en el molde.5) La curva de densidades húmedas convertidas puede obtenerse trazando las ordenadas contra los correspondientes valores de z. contra los valores correspondientes de z como abscisas. con un peso cualquiera y a la humedad de campo y se mezcla perfectamente hasta uniformizar la humedad. Por lo tanto el grado de compactación G. .1. d sc( 1 + h f ). se obtiene una curva como la inferior de la figura 26. es decir: d s( 1 + h) d s( 1 + h) = = d s( 1 + h f ) h . d sc2(2 + h2 ) d sc3( 1 + h3 ) . arriba del contenido de agua de campo. se obtiene la curva superior de la figura 26. A los valores de ds(1+hf) se les llama densidades húmedas convertidas (convertidas a la humedad de campo hf). expresado como un porcentaje del peso del suelo a la humedad de campo. 1+ z2 1+ z3 Las densidades húmedas antes de ser convertidas son las ds(1+h) y si sus valores se trazan como ordenadas.1. la densidad húmeda resultante de añadir agua a la muestra de campo se puede convertir a la densidad húmeda sobre la base del contenido de agua de campo (el que tendría si su humedad fuera la de campo). Curvas de densidades húmedas contra valores de z PROCEDIMIENTO 1. pudiéndose así determinar su densidad húmeda df=dsf(1+hf). se vuelve a añadir agua a la muestra en proporción similar. que es la ordenada al origen de la gráfica de densidades convertidas contra valores de z. 26. 3. repitiendo el proceso hasta que las densidades . calculándola como el 2% del peso del suelo a la humedad de campo. Se remoldea y compacta la muestra. Se compacta y se determina dc2=dsc2(1+h2). Se calcula el valor de dc=dsc(1+hf). con lo que puede encontrarse la densidad húmeda convertida dsc2(1+h2)/(1+z2). 4. 5. con su mismo contenido de agua de campo. 6. 2. Se obtiene una muestra de suelo del terraplén en cuestión. hf. Si el valor así obtenido es mayor que el anterior (ordenada en el origen). Determinar su peso húmedo y su volumen. que no tenga partículas mayores que el tamiz Nº4 y cuidando de que no pierda humedad.1. donde df es la densidad húmeda de la muestra tal como se extrajo del terraplén.217 Fig. usando la prueba de compactación que se decida. Se añade agua a la muestra en cantidad fija. Para ello dejar secar la muestra uniformemente y determinar el peso del agua perdida. El control de la humedad propuesto por Hilf sólo es realmente práctico cuando la prueba de laboratorio represente las condiciones de compactación que realice el equipo en uso en el campo. Calcular el grado de compactación: G= d sf ( 1 + h f ) d sm( 1 + h f ) II.6). sin embargo. por lo que será necesario trazar la curva hacia el lado seco. de forma aproximada. De las expresiones 26. la magnitud exacta de la diferencia entre el contenido de agua óptima y la humedad de campo se desconoce. Para valores de zm diferentes de 0. Este valor dividido entre el peso húmedo primitivo. Hilf también resuelve el problema de determinar tal diferencia.2 se deduce que: ho . Si zm=0. de manera que la curva permita determinar su ordenada máxima. 26. ho-hf=0 y por lo tanto la humedad de campo sería la óptima. en el que pueda verse fácilmente la ordenada máxima. lo que es más común. muestra si el suelo tiene la humedad óptima (caso especial en que la ordenada máxima de la curva caiga en un punto de abscisa z=0) o. 8. CONTROL DE HUMEDAD La determinación del punto máximo de la curva pesos húmedos modificados contra valores de z. dará el valor negativo de z correspondiente.4 puede obtenerse: 1+ h f = 1+ h 1+ z . dicha diferencia ha de calcularse contando con hf (Ec. más allá del máximo peso húmedo convertido. En el caso de que el segundo punto sea menor que dsc(1+hf) se estará en la rama descendente de la curva. 7. necesaria para calcular el grado de compactación. sólo en tal caso la humedad óptima de campo es similar a la del laboratorio. De esta forma pueden obtenerse los puntos necesarios para el trazo completo de la curva. de modo que el error cometido es lo bastante pequeño para que el método resulte aceptable para propósitos de control. PROCEDIMIENTO De la ecuación 26. si la humedad es mayor o menor que la óptima.218 húmedas convertidas empiecen a disminuir.6) donde zm es la abscisa de la ordenada máxima en la curva de densidades húmedas convertidas contra valores de z.h f = z m( 1+ h f ) (26. 219 Si z=zm para h=ho. por ello.8) Es decir. se estimen para poder obtener la magnitud ho-hf. se requiere que ho. 26.h f = zm(1 + h0) 1 + zm (26. que tampoco es conocida. Curvas de densidad húmeda frente humedad óptima . de la diferencia ho-hf ahora depende de ho. si se aplica el método de Hilf. Hilf afirma que el error al estimar hf o ho se reduce mucho cuando con tal base.2.7) Introduciendo el valor de 1+hf en la ecuación 26. puede escribirse: 1+ h f = 1 + ho 1+ z m (26. se calcula la diferencia ho-hf y que dicho error es aceptable para fines de control. o bien hf. Fig.6 se tiene: ho . 2.1. se muestra en la figura 26.. podrá estimarse ho con una gráfica como la mostrada en la figura 26. hecha para ochenta suelos compactados con la prueba que es estándar en el "Bureau of Reclamation" de los EE.UU. en la curva de la figura 26. una vez conocido este valor. .8. Para otras pruebas de compactación pueden prepararse curvas similares. como el punto máximo de la curva de densidades húmedas convertidas es la densidad húmeda de la muestra con la humedad óptima.220 Para no tener que estimar hf o ho en cada prueba de compactación en el laboratorio. Una de estas curvas.2. se determina el valor ho-hf con lo que se puede saber qué tanto se aparta de la humedad óptima de laboratorio la del material que se ha tendido y compactado. Entonces. se puede preparar un juego de curvas que sirva para estimar ho en el punto máximo de la curva de densidades húmedas convertidas. Usando ahora la ecuación 26. ANEXOS . . 07 7.601846 * 10 0.cúbica Libra/pie cúbico kN/m3 ESFUERZOS Libras/pulgada cuadrada Pies de agua Kg/cm2 Toneladas/metro cuadrado Atmósferas Pascal Pascal bares KPa Pascal (kg/m2) PESOS ESPECÍFICOS Kg/m3 Libras/pie cúbico Kg/m3 Mgf/m3 0.45359243 4.0133 98.004882 4.0254 9.448222 Centímetros cúbicos (cm3) Libras (peso) Libras/pie cuadrado Atmósfera Kgf/cm2 Libra/pulg.76387 1550.448 Libra-fuerza Newton 4.223 Anexo I FACTORES DE CONVERSION Para convertir de Pulgadas Yarda Metros cuadrados (m2) a LONGITUD Pies Ángstroms Micras Metros Metro SUPERFICIE Pies cuadrados Pulgadas cuadradas multiplicar por 0.72541 10-4 4.0069445 0.001 k (kilo) kN 4.144 * 10-1 10.0031 VOLUMEN Metros cúbicos Pies cúbicos Pulgadas cúbicas 10-6 3.44822 105 0.1020 .01325 * 105 1.5359243 10-4 9.0304 * 103 2.016018 0.807 0.cuadrada Libra/pulg.54 108 25400 0.061023744 kgf kgf FUERZA Dinas Kilogramos Toneladas (métricas) Newton ton 4.8824 1.000488243 0.5314667 10-5 0.083333 2.76799 * 104 1728 1. 155 segundo segundo Pies cuadrados/mes 2.9685 Millas / hora 0.32 t ( C) = 1.6000 Pies / minuto 1.224 FACTORES DE CONVERSION (CONTINUACIÓN) Para convertir de a multiplicar por VELOCIDAD Centímetros / segundo Metros /minuto 0.882998 103 Ggrado Farhenheit TEMPERATURA Grado Celsius t ( o F) .8 o .022369 COEFICIENTE DE CONSOLIDACIÓN Centímetros cuadrados / Pulgadas cuadradas / 0. 225 Anexo II NORMAS DEL DIAMETRO DE LAS PARTICULAS PARA LA CLASIFICACION DEL SUELO PARA PROPOSITOS INGENIERILES DENOMINACION TAMIZ ASTM BLOQUES 3" (75 mm) GRAVA GRUESA 3/4" (19 mm) GRAVA FINA Nº 4 (4.425 mm) ARENA FINA Nº 200 (0.075 mm) LIMO Y ARCILLA .75 mm) ARENA GRUESA Nº 10 (2 mm) ARENA MEDIA Nº 40 (0. . 227 Anexo III CARACTERISTICAS RELATIVAS DE LOS MATERIALES GRANULOMETRÍA Según la norma DIN. 2. los agregados se reducen a polvo fácilmente entre los dedos (resistencia en estado seco nula). la cohesión es mucho más apreciable. Las arenas en estado seco conservan una ligera cohesión. En las gravas no se puede perforar con aire comprimido. .2 Gruesa 0. el diámetro de las partículas de los diferentes materiales usados en ingeniería civil se clasifican como sigue: NORMA DIN DEL DIAMETRO DE LAS PARTICULAS ARENA LIMO GRAVA ARCILLA BLOQUES Fino ∅ 0. siendo este método normalmente bueno para perforar en las arenas.02 Fina 0. 4.En los limos. aunque también se destruyen los agregados con los dedos. 3. En las arenas siempre las partículas individuales son visibles mientras que en los limos no. Las arenas son fácilmente erosionables con el viento mientras que los limos. en las arenas raramente se produce flujo turbulento para este gradiente. Diferencias entre arenas y limos 1. en este caso la reacción es “más explosiva” se produce rotura súbita. los limos en la mayoría de los casos tienen una cierta plasticidad. se produce flujo turbulento. Las arenas en general no son plásticas. En las gravas los granos no se apelmazan mientras que en las arenas sí.006 Grueso 0.6 Fina 2 Media 6 Gruesa 20 60 (mm) CARACTERISTICAS DIFERENCIALES Diferencias entre gravas y arenas 1. en general lo son bastante menos. 2.002 Medio 0. 3. En las gravas cuando el gradiente hidráulico es mayor que uno.06 Media 0. La cohesión en las arcillas es una característica muy importante. lo que implica una alta resistencia en estado seco y no se pueden reducir a polvo con los dedos. 6. Las arenas son fácilmente drenadas por bombeo. 6. Los agregados limosos se pueden reducir a polvo con los dedos y su cohesión es mucho menor que la de las arcillas. las arcillas tienen importantes propiedades coloidales. . El tacto de un limo es áspero. mientras que en las arcillas es suave. En una disolución. mientras que los limos no. La mayor proporción de minerales no arcillosos corresponde a la fracción limosa. En los limos este procedimiento es imposible. En cimentaciones sobre lechos arenosos. El drenaje de un lecho arcilloso es casi imposible por métodos convencionales. Los limos se secan rápidamente y no se adhieren a los dedos. conservando siempre una humedad residual ó higroscópica. Diferencias entre limos y arcillas 1. 2. En las arcillas hay predominio de minerales arcillosos. Los limos si permiten técnicas convencionales de drenaje. 4.228 5. Los asientos de un lecho arcilloso son casi eternos en el tiempo y éstos son muy deformables con poca capacidad portante. y se adhieren firmemente a los dedos. el asiento continúa después de haber acabado la obra. los asientos en las construcciones terminan al acabar la construcción. Si el lecho es limoso. que solo se suprime con calentamiento en estufa. 5. 7. 3. Las arcillas secan muy lentamente. Escollera para cuerpo de presa. Así mismo. En los contactos entre la escollera de esta zona y los filtros de aguas arriba y abajo. Con carácter general. - Tamaño máximo: cincuenta centímetros (50 cm). no se admitirán las que contengan raíces. 2. tengan forma lajosa o presenten diaclasas rellenas con material terroso que se pueda descomponer en contacto con el aire o con el agua. la absorción inferior al uno por ciento (l%). Zona 2. el porcentaje de pérdidas debidas a la acción de soluciones saturadas de sulfato sódico será inferior al ocho por ciento (8%). Escollera en coronación. Zona 4. 3. Tamaño mínimo: treinta centímetros (30 cm). . Se rechazaran las piedras que al ser rotas por el golpeo. El peso específico aparente del árido seco ha de ser superior a dos mil seiscientos cincuenta kilogramos por metro cúbico (2650 Kg/m3).229 Anexo IV CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION MATERIALES IDONEOS PARA UNA ESCOLLERA. 1. Zona 3. resistente y durable. cuyo diámetro D15 sea menor que ocho veces (8) el diámetro D85 del filtro con el que esté en contacto. Deberá ser limpia. Zona 5. Las características granulométricas exigidas a la piedra en cada una de las cinco zonas en que se encuentra dividida la escollera son las siguientes Zona 1. se dispondrá de una “escollera de transición” de cinco metros de espesor (5 m). y como máximo 80 cm. - Tamaño máximo: cinco centímetros (5 cm). el tamaño máximo del material utilizado será inferior al 80 % del espesor de la tongada. Tamaño mínimo: cinco centímetros (5 cm). tierra. - Tamaño máximo: ochenta centímetros (80 cm). Escollera en contacto con el cimiento. Escollera en el parámetro de aguas abajo. - Tamaño máximo: treinta centímetros (30 cm). Escollera en el parámetro de aguas arriba. - Tamaño máximo: veinticinco centímetros (25 cm). no den fragmentos de aristas vivas. . - Será inferior al dos por ciento (2%) en peso. φ’= 27°).5 Tm/m2.230 MATERIALES DE GRANO FINO Y COHESIVOS IDONEOS COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN. φ’).5%) en peso. - La densidad máxima Proctor Normal será superior a mil setecientos cincuenta kilogramos por metro cúbico (dmax > 1750 Kg/m3). Ángulo > 29°. - Será superior a doce e inferior a treinta (12 ≤ Ip ≤ 30). ambos en presiones efectivas. - El coeficiente de permeabilidad obtenido en muestra remoldeada y compactada será inferior a una millonésima de centímetro por segundo(K < 10-6 cm/seg). Las características exigibles a este material serían las siguientes: Limite liquido (WL).50 Tm/m2) se exigirá que el ángulo de rozamiento interno sea mayor que veintinueve grados (29°) c'<= 0. respectivamente (c’= 0. Permeabilidad (K). - Los valores mínimos a exigir para la cohesión y el ángulo de rozamiento interno. - Será inferior al dos y medio por ciento (2. Contenido de materia orgánica. - No será superior a cincuenta (WL ≤ 50). Indice de plasticidad (Ip).50 Tm/m2. Cohesión y ángulo de rozamiento interno (c’. serían arcillas (margas arcillosas). Los materiales a emplear en la construcción. Densidad (d). determinado de acuerdo con el ensayo NLT-120/72. por ejemplo de un núcleo impermeable. determinado de acuerdo con el ensayo NLT-117/72. El material no será dispersivo. Contenido en sulfatos. - Si la cohesión resultara menor que media tonelada por metro cuadrado (0. serán de media tonelada por metro cuadrado y veintisiete grados. Densidad de las partículas sólidas.. - El diámetro D15 del filtro será menor que cinco veces (5) el diámetro d85 del material a proteger (5d15 < D15 < 5d85). - La capacidad portante del material. Las características exigibles a estos materiales serán las siguientes: Cohesión.B. Contenido de materia orgánica. Capacidad portante. - Las pérdidas bajo la acción de sulfato sódico. medida con el ensayo de C. - El diámetro Dl5. determinadas de acuerdo con la norma NLT-158/72 serán inferiores al ocho por ciento (8%) después de cinco (5) ciclos. . determinado de acuerdo con el ensayo NLT 117/72.R. - Tanto la grava como la arena tendrán un coeficiente de uniformidad. Cu= D60/D10 superior a seis (6). - Será nula. será mayor que cinco veces (5) el diámetro d15 del material a proteger. Contenido en sulfato sódico. apertura de malla por la cual pasa el 15% del material del filtro. de acuerdo con los ensayos en aparato triaxial en ensayos drenados. Coeficiente de calidad. - Será inferior al dos por ciento (2%) en peso. - Será superior a dos mil seiscientos cincuenta kilogramos por metro cúbico (2650 Kg/m3). - El coeficiente de calidad medido en el ensayo de los ángeles será inferior a cincuenta (50). bases de carreteras o áridos de hormigón serán gravas o arenas naturales o procedentes de machaqueo y trituración de la piedra de cantera y/o gravera. Granulometría. estará siempre por encima de diez (10).231 MATERIALES IDONEOS COMO ARENAS EN LA CONSTRUCCION Los materiales granulares (cohesión nula) a emplear como filtros. una vez colocados en obra.20 0. cumpliendo los requisitos generales expresados al principio del presente epígrafe.15 0. EN PESO. QUE PASA Máximo Mínimo 100 100 100 100 100 100 100 100 64 100 28 60 12 40 4 30 0 0 El filtro grueso se definirá basándose en la curva granulométrica exigida para los filtros finos. . Permeabilidad. Por ejemplo.40 0. - El coeficiente de permeabilidad será superior a 10-3 cm/seg para las arenas.00 0. las curvas granulométricas de unos materiales destinados a filtros finos. los suelos podrán ser adecuados o seleccionados de acuerdo con las definiciones que para los mismos hace el Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y puentes (PG3). y superior a 1 cm/seg para las gravas.232 - El coeficiente de curvatura (D30/(D10×D60)) estará comprendido entre 1 y 3.08 ASTM 4” 2” 3/4” 3/8” Nº 10 Nº 40 Nº 70 Nº 100 Nº 200 PORCENTAJE. deberían quedar comprendidas dentro de los husos que se detallan en la siguiente tabla: TAMIZ mm 100 50 20 10 2. MATERIAL IDÓNEO PARA TERRAPLENES DE CARRETERAS Atendiendo a su posterior utilización en terraplenes. 642 pag. Oliver and Boyd.). Brown. Physical and Geotechnical Properties of soils. Tratado de Geofísica Aplicada. (1982). T. A. Ed. & Justo Alpañés. 582 pag. Lambe. Building Stones. Hutchinson and Ross. T. D. Limusa. J. 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