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MECÁNICA DE SUELOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS

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MECÁNICA DE SUELOS

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS

Ing. Hector Andrés García Manchola – Docente Área Geotecnia

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS

INTRODUCCIÓN

Este libro es un la unión de múltiples notas adelantadas a lo largo de mi práctica profesional y las

dudas que se generan en torno a las pruebas de laboratorio que a pesar de presentar falencias

permiten al ingeniero discernir o estimar con un menor grado de incertidumbre la afectación de una

obra civil, es necesario resaltar así como lo digo en mis clases, “que obra no se encuentra apoyada

sobre la masa de suelo o en su defecto puede llegar a alterarla”, bajo esta circunstancia estas notas

no solo guían o son un resumen de una normatividad, son en su lugar un punto de partida para

cuestionarse y ayudar en el ejercicio académico siempre buscando ampliar el horizonte a partir de

la investigación.

“Para que el ingeniero

pueda proyectar una cimentación

inteligentemente, debe tener un

conocimiento razonable de las

propiedades físicas y disposición de

los materiales del subsuelo”

Ing. Hector Andrés García Manchola – Docente Área Geotecnia

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS

LABORATORIO 1: EXPLORACIÓN GEOTECNICA

INTRODUCCIÓN:

En la mecánica de suelos la obtención de información relevante garantiza la calidad de los análisis

desarrollados, es importante desarrollar exploraciones geotécnicas pertinentes frente a las

solicitaciones del proyecto y las condiciones geológicas y climatológicas de la zona. A lo largo de la

práctica se tomaran muestras tanto inalteradas como alteradas, permitiendo garantizar una

adecuada caracterización del terreno.

Como punto adicional es necesario resaltar que la redundancia geotecnia es posible garantizarla

desde la fase de exploración por tal motivo a lo largo de la ejecución de este laboratorio se tomara

información que posteriormente permitirá ampliar los criterios de evaluación de los parámetros de

esfuerzo y deformación del suelo.

OBJETIVO GENERAL:

Conocer los diferentes métodos de exploración geotécnica y los diferentes tipos de muestras que

se pueden obtener.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

- Desarrollar el ensayo de SPT y la extracción de núcleos de roca en una exploración

geotécnica (esta se considerara una práctica).

- Obtener muestras alteradas.

- Obtener muestras inalteradas.

MARCO TEÓRICO:

Dentro de los procesos de caracterización del suelo están los ensayos de campo tales como el

ensayos de SPT (Ensayo de Penetración Estándar), CPT (Ensayo de Cono de Carga estática) y VST

(Ensayo de Veleta de Campo), si bien existen muchos más ensayos en campo solamente citamos

estos debido a que son los ensayos más practicados en la región, ninguno de estos ensayos me

permite obtener muestras inalteradas sin embargo si permiten estimar (en algunos casos por

correlaciones) las características mecánicas del suelo.

El ensayo de SPT es una prueba estandarizada que consta de la percusión de una cuchara de caña

partida SS (Split Spoon) de dimensiones definidas con una masa de 140 Lb, una altura de caída de

30 pulgadas y la toma de información de numero de golpes por cada pie de penetración.

Ing. Hector Andrés García Manchola – Docente Área Geotecnia

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS

El ensayo de veleta de campo es desarrollado de forma relevante para suelos arcillosos saturados

y preferiblemente normalmente consolidados, permitiendo estimar únicamente la cohesión del

suelo, resistencia no drenada, de forma adicional es una herramienta muy importante para

determinar la sensibilidad de un suelo.

Tipos de exploraciones que se adelantaran en la práctica:

- Sondeo: Esta práctica es muy utilizada y busca obtener muestras lo más representativas

posibles en profundidad auscultando o determinando a su vez las características mecánicas

del suelo por diferentes pruebas.

- Apique: Excavación manual usualmente de dimensiones cercanas en planta a 1.0m x 1.0 m

y en profundidad se alcanzan profundidades hasta 2.0 m se resalta que al superar la

profundidad de 1.5 m se debe disponer de algún sistema de contención que garantice la

estabilidad de la excavación.

- Trinchera: Es una exploración parecida al apique pero mucho más larga que permite

obtener con amplitud el perfil estratigráfico de la zona.

A continuación se presenta una relación de los diferentes tipos de muestras que serán extraídos en

la práctica:

- Muestra tipo bolsa: muestra alterada que permite establecer las características físicas del

suelo.

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LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS

- Muestra obtenida por él toma muestras SS (Split Spoon): Muestra alterada que no debería

ser considerada para la caracterización física (práctica muy usual).

- Muestra tipo Bloque: Es el muestreo de mejores características con su extracción se pueden

obtener las características mecánicas reales de la masa de suelo, algunos autores

contradicen este punto de vista debido a la relajación de esfuerzos que esta pueda sufrir,

sin embargo este método sigue siendo muy conveniente.

- Muestra tipo Núcleo: Prueba comúnmente desarrollada a rocas por medio de esta se

obtiene núcleos de roca que posteriormente serán utilizados para caracterizaciones físicas

y mecánicas.

PROCEDIMIENTO:

Debido a que la ejecución de estas labores puede comprometer la integridad física de las personas

solamente se podrá adelantar un registro fotográfico y se diligenciara el formato que se presenta

anexo.

IMPORTANTE. Debido a la complejidad que presenta una exploración geotécnica se solicita un

estricto cumplimiento de las recomendaciones que se hagan en la zona donde se adelantan las

labores.

INFORME:

El informe debe incluir INTRODUCCIÓN (1 hoja), OBJETIVO GENERAL Y ESPECÍFICOS (1 hoja),

MARCO TEÓRICO (1 hoja), PROCEDIMIENTO (Debe llevar un registro fotográfico constante,

narrando cada uno de los pasos presentados en el laboratorio), ANÁLISIS DE RESULTADOS,

CONCLUSIONES Y BIBLIOGRAFÍA (IEEE) (1 hoja).

El modo de calificación es el siguiente:

ÍTEM PORCENTAJE DE LA NOTA

INTRODUCCIÓN 5

OBJETIVOS 5

MARCO TEÓRICO 10

PROCEDIMIENTO 20

ANÁLISIS DE RESULTADOS estos incluyen todos los cálculos realizados

30

CONCLUSIONES 25

BIBLIOGRAFÍA según (IEEE) 5

Ing. Hector Andrés García Manchola – Docente Área Geotecnia

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS

N E

INA

LT

RES

IDU

AL

N1 N2 N3

FORMATO UNICO OBTENCIÓN DE

MUESTRAS Y ENSAYOS DE CAMPO

SONDEO:COORDENADAS:

PROYECTO:

PAGINA DE

RQ

D

PROF. (m) DESCRIPCIÓN

MU

ESTR

A

DEIRECCIÓN :

FECHA INICIO :

FECHA FINAL :

FEC

HA SPTVELETA

Pe

ne

tro

me

tro

Ing. Hector Andrés García Manchola – Docente Área Geotecnia

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS

LABORATORIO 2: RELACIONES GRAVIMETRICAS Y VOLUMETRICAS - HUMEDAD NATURAL

DEL TERRENO Y GRAVEDAD ESPECIFICA DE LOS SUELOS

INTRODUCCIÓN:

Determinar las características físicas del suelo posteriormente permitirá estimar su

comportamiento mecánico por tal motivo en este laboratorio se busca definir por medio de pruebas

básicas las relaciones gravimétricas y volumétricas del suelo explorado en la practica 1.

OBJETIVO GENERAL:

Estimar las relaciones gravimétricas y volumétricas del suelo explorado en la practica 1.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

- Desarrollar por medio de procedimientos mundialmente aceptados la humedad natural del

suelo.

- Desarrollar por medio de procedimientos mundialmente aceptados la gravedad especifica

relativa de la fase solida del suelo.

- Estimar por pruebas aproximadas el peso unitario del terreno.

MARCO TEÓRICO:

Gravedad Específica del suelo: Esta es la relación que presenta entre la masa y el volumen a una

temperatura dada y la masa del mismo volumen de agua. Para esta relación se considera como

herramienta fundamental el principio de Arquímedes.

Principio de Arquímedes “Todo cuerpo sumergido dentro de un fluido experimenta una fuerza

ascendente llamada empuje, equivalente al peso del fluido desalojado por el cuerpo”

Siguiendo este principio es posible argumentar que la diferencia entre la masa de un cuerpo al aire

menos la masa de este mismo sumergido es igual a la masa del volumen de líquido desalojado, por

lo tanto es posible definir:

𝛾𝑠 =𝑤𝑠

(𝑤𝑠 − 𝑤𝑠𝑢𝑚𝑒𝑟)𝛾0

Teniendo en cuenta lo anterior es posible justificar la ecuación propuesta por el manual del INVIAS

de 2013 donde define:

𝐺𝑠 =𝑀𝑠

[𝑀𝑃+𝑤 − (𝑀𝑃+𝑤+𝑠 − 𝑀𝑠)]

Siendo:

Ms Peso del suelo seco

Mp+w Peso del picnómetro más agua

Mp+w+s Peso del picnómetro más agua más suelo

Buscando definir los valores a una sola temperatura se aplica en factor de ajuste, donde:

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LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS

𝐺𝑠20°𝐶 = 𝐾 ∗ 𝐺𝑠

Por medio de la Tabla 128-2 de las Normas INVE se obtiene el factor de corrección que depende

de la temperatura del agua de forma adicional se presenta la variación de densidad del agua.

Esta propuesta se encuentra limitada por el tipo de material que se puede disponer dentro del

picnómetro, por tal motivo es solo aplicable a suelos finos que pasen por el tamiz No 4 (4.75 mm).

Humedad Natural:

“Es la relación en peso de la cantidad de agua existente en la masa de suelo el peso de las

partículas sólidas en este”

La humedad natural consiste en estimar por medio de procesos de secado la relación entre el peso

del agua presente en el suelo y el peso de las partículas sólidas de este, para lograr obtener

únicamente el peso de las partículas sólidas se deben llevar una muestra de suelo representativa

hasta una temperatura de 110 °C por 24 horas o peso constante.

La tabla 122 – 1 de la Normatividad INVIAS define la masa de suelo mínima, la sensibilidad que debe

tener la balanza de acuerdo al tamaño máximo de la partícula.

Método A Método B

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LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS

Tamaño máximo de partícula (Pasa el 100% de material)

Contenido de agua registrado con una aproximación de ±

1%

Contenido de agua registrado con una aproximación de ±

0.1%

Tamaño Tamiz (mm)

Tamaño de tamiz

alternativo

Masa del espécimen

(Kg)

Lectura de la balanza (g)

Masa del espécimen

(Kg)

Lectura de la balanza (g)

75.0 3” 5 10 50 10

37.5 1 ½” 1 10 10 10

19.0 ¼” 0.25 1 2.5 1

9.5 3/8” 0.05 0.1 0.5 0.1

4.75 No. 4 0.02 0.1 0.1 0.1

2.00 No. 10 0.02 0.1 0.02 0.01

Para Estimar la humedad natural del suelo se debe utilizar la siguiente formula:

𝑊(%) =𝑤𝑤

𝑤𝑠=

𝑤1 − 𝑤2

𝑤2 − 𝑤3

Siendo:

W1 Peso del recipiente y la muestra humedad

W2 Peso del recipiente y muestra seca

W3 Peso del recipiente

Ww Peso de la fase liquida

Ws Peso de la fase solida

PROCEDIMIENTO:

La ejecución de cada uno de los ensayos se presenta a continuación:

Gravedad Específica del suelo (INVE 128 – 13): La masa recomendada para la ejecución del ensayo

se presenta en la tabla No. 128 – 1 Masa recomendada para la muestra del ensayo del INVE, a

continuación se adjunta esta tabla.

TIPO DE SUELO Masa de muestra seca (g)

cuando se usa un picnómetro de 250 ml.

Masa de muestra seca (g) cuando se usa un picnómetro

de 500 ml.

SP, SP-SM 60 ± 10 100 ± 10

SP-SC, SM, SC 45 ± 10 75 ± 10

Limo o Arcilla 35 ± 5 50 ± 10

Si se utiliza suelo húmedo se debe tomar una fracción de suelo representativa a la condición

expuesta en la anterior tabla y mezclarse previamente con agua, de tal forma que se forme una

mezcla homogénea, esta mezcla debe ser vertida dentro del picnómetro y por medio de un baño de

María o en su defecto una bomba de vacío que alcance una presión de vacío tal que garantice la

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LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS

extracción de todos los vacíos con aire en la muestra. Si la extracción de aire se hace con el baño de

María se recomienda que este no sea menor a dos horas.

Una vez se extraen los vacíos se pesa el picnómetro con agua y suelo, en este momento se debe

tomar también la temperatura de la lechada de suelo y agua. Posteriormente esta lechada de suelo

y agua se vierte asegurando que no se quede nada dentro del picnómetro y se seca a una

temperatura de 110°C ± 5°C durante 24 horas y se toma el peso del suelo seco.

Humedad natural del suelo (INVE 122 – 13): Se debe tomar una muestra representativa del suelo

al cual se desea determinar la humedad natural por tal motivo es conveniente hacer un proceso de

cuarteo si es el caso, posteriormente y definiendo que el suelo al cual se va a estimar la humedad

natural es un suelo fino trazas arcillosas con un tamaño máximo inferior a 3/8” se toman por lo

menos 500 g. de suelo y son pesados en un recipiente limpio libre de corrosión pesándose

inicialmente el recipiente únicamente y después con la muestra de suelo húmedo, esta muestra se

debe dejar en el horno por 24 horas a una temperatura de 110°C ± 5°C. Al cumplir con este periodo

de tiempo se extrae la muestra del horno con cuidado y con los respectivos sistemas de protección,

esta se deja enfriar y se toma nuevamente el peso de recipiente y suelo, en este caso será suelos

seco.

Los formatos para los dos ensayos serán presentados al final de este capítulo.

INFORME:

El informe debe incluir INTRODUCCIÓN (1 hoja), OBJETIVO GENERAL Y ESPECÍFICOS (1 hoja),

MARCO TEÓRICO (1 hoja), PROCEDIMIENTO (Debe llevar un registro fotográfico constante,

narrando cada uno de los pasos presentados en el laboratorio), ANÁLISIS DE RESULTADOS,

CONCLUSIONES Y BIBLIOGRAFÍA (IEEE) (1 hoja).

El modo de calificación es el siguiente:

ÍTEM PORCENTAJE DE LA NOTA

INTRODUCCIÓN 5

OBJETIVOS 5

MARCO TEÓRICO 10

PROCEDIMIENTO 20

ANÁLISIS DE RESULTADOS estos incluyen todos los cálculos realizados

30

CONCLUSIONES 25

BIBLIOGRAFÍA según (APA) 5

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LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS

PAGINA 1 DE 1

# MATRAZ 1 2 3

(g)

(g)

°C

(g)

DETERMINACION EN LABORATORIO HUMEDAD NATURAL INV E 122 - 13

Peso Recipiente Peso Rec. + muestra hum. Peso Rec. + muestra seca

GRAVEDAD ESPECIFICA RELATIVA DEL

SUELO Y HUMEDAD NATURAL DEL SUELO

FECHA DE ELABORACIÓN:

PROYECTO:

DESCRIPCIÓN:

Peso Suelo Seco

GRAVEDAD ESPECÍFICA DEL SUELO INVE 128 - 13

Peso Picnometro + agua

Temperatura

DATOS REGISTRADOS

Peso Picnometro + agua + suelo

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LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS

LABORATORIO 3: CLASIFICACIÓN DE SUELOS – GRANULOMETRIA

INTRODUCCIÓN:

Determinar la distribución granulométrica del suelo por medio de métodos mecánicos,

específicamente por el proceso de tamizado, se resalta que si bien este método es mundialmente

aceptado presenta claras limitaciones que deberán ser expuestas al final dentro de las conclusiones

del informe.

OBJETIVO GENERAL:

Determinar la distribución granulométrica de un material, se tomaran dos materiales el primero

corresponde a la muestra obtenida en el laboratorio No. 1.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

- Desarrollar el proceso de tamizado en un material granular y en la muestra de suelo del

laboratorio No. 1

- Estimar los porcentajes de grava, arena y finos en la muestra analizada.

- Graficar la distribución granulométrica en escala semi logarítmica tal como se presenta el

final de este capítulo.

MARCO TEÓRICO:

Granulometría: Distribución estimada en peso de los materiales térreos por medio de diferentes

metodologías una por métodos mecánicos y otra por métodos físicos aprovechando la ley de

precipitación de partículas en un medio continuo fluido viscoso (Ley de Stokes).

El laboratorio a desarrollar solo considera la estimación de la distribución granulométrica por

medios mecánicos, específicamente tamices los cuales se encuentran estandarizados

mundialmente permitiendo definir el tamaño de la partícula que queda retenida en este.

A continuación se presenta un registro fotográfico con un tamiz tipo y una serie general de tamices.

Grafica 1. Tamices

Ing. Hector Andrés García Manchola – Docente Área Geotecnia

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS

Tabla 1. Serie de Tamices Serie ASTM

Nro. Abertura (mm)

Nro. Abertura (mm)

Nro. Abertura (mm)

5” 127.00 1 ½” 38.10 No. 8 2.36

4.24” 107.70 1” 25.40 No. 16 1.18

4” 101.60 ¾” 19.05 No. 30 0.60

3 ½” 88.90 ½” 12.70 No. 50 0.36

3” 76.20 3/8” 9.53 No. 80 0.180

2 ½” 63.50 ¼” 6.35 No. 100 0.150

2” 50.80 No. 4 4.75 No. 200 0.075

Estos son solo algunos de los tamices de la serie ASTM

En un análisis granulométrico se grafica el porcentaje que pasa por cada uno de estos tamices versus

la abertura del tamiz en mm. Esta gráfica permite determinar dos coeficientes relevantes dentro de

los procesos de clasificación, estos son el coeficiente de uniformidad y el coeficiente de curvatura.

Grafica 2. Curva Granulométrica de un material

Coeficiente de Uniformidad: Este permite evaluar la uniformidad del material, un material uniforme

es aquel que tiene la mayor parte de fracción de material en un solo tamiz o en unos pocos.

Coeficiente de Curvatura: Este permite evaluar que tan bien distribuida se encuentra la curva

granulométrica así una curva granulométrica ideal sería una en la cual se presente una línea recta

con un ángulo cercano a los 45°.

𝐶𝑢 =𝐷60

𝐷10 𝐶𝑐 =

(𝐷30)2

𝐷10∗𝐷60

D60 Abertura por la cual para el 60% del material

D30 Abertura por la cual pasa el 30% del material

D10 Abertura por la cual pasa el 10% del material

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0.010.1110100

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LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS

PROCEDIMIENTO:

Para la muestra de suelo granular: Esta muestra debe haber sido secada al horno por 24 horas a

una temperatura de 110°C ±5°C o en su defecto hasta peso constante, el peso del material debe ser

registrado, posteriormente y con mucho cuidado ya que no se debe perder material se debe verter

en la serie del tamiz propuesta por el docente, se resalta que debido a no lograr cubrir en un 100%

el ensayo con un previo proceso de lavado al momento de depositar el material en la serie de

tamices puede una pequeña fracción de este salir atomizado por tal motivo este procedimiento se

debe desarrollar de forma lenta. Luego se debe tapar la serie de tamices y agitarse de forma rápida

asegurando que el material pase por cada uno de los tamices propuestos.

Cada una de las fracciones de material en los tamices debe ser pesado y registrado para el tamiz

que le corresponda. Se hace la sumatoria de estos materiales y si no se presenta perdida esta debe

corresponder al registro tomada al inicio de la prueba.

Para la muestra de suelo fino: Se toma la muestra de suelo seca del laboratorio No. 2

específicamente el de humedad natural, posteriormente esta muestra debe dejarse en agua

sumergida por un periodo no inferior a 24 horas, esta mezcla de suelo y agua debe hacerse pasar

por el tamiz No. 200, la fracción retenida en este tamiz deberá ser puesta en el horno a una

temperatura de 110°C ±5°C por un periodo no inferior a 24 horas, este material deberá ser pasado

posteriormente por los tamices No. 4, No. 10, No. 40 y No. 200.

INFORME:

El informe debe incluir INTRODUCCIÓN (1 hoja), OBJETIVO GENERAL Y ESPECÍFICOS (1 hoja), MARCO

TEÓRICO (1 hoja), PROCEDIMIENTO (Debe llevar un registro fotográfico constante, narrando cada

uno de los pasos presentados en el laboratorio), ANÁLISIS DE RESULTADOS en este capítulo se debe

incluir el cálculo granulométrico y la estimación de los coeficientes de uniformidad y de curvatura

con la respectiva curva Granulométrica, CONCLUSIONES Y BIBLIOGRAFÍA (IEEE) (1 hoja).

El modo de calificación es el siguiente:

ÍTEM PORCENTAJE DE LA NOTA

INTRODUCCIÓN 5

OBJETIVOS 5

MARCO TEÓRICO 10

PROCEDIMIENTO 20

ANÁLISIS DE RESULTADOS estos incluyen todos los cálculos realizados

30

CONCLUSIONES 25

BIBLIOGRAFÍA según (IEEE) 5

Ing. Hector Andrés García Manchola – Docente Área Geotecnia

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS

Fracción Gruesa:

PAGINA 1 DE 1

TAMIZ PESO RET. (g) TAMIZ PESO RET. (g)

2" No. 8

1 1/2" No. 10

1" No. 30

3/4" No. 40

1/2" No. 50

3/8" No. 100

No. 4 No. 200

ANALISIS GRANULOMÉTRICO INVE 123 - 13

Peso Inicial muestra

Peso final muestra

FORMATO ANALISIS

GRANULOMETRICO MATERIAL

GRANULAR

PROYECTO:

DESCRIPCIÓN:

FECHA DE ELABORACIÓN:

Fracción Fina:

PAGINA 1 DE 1

TAMIZ PESO RET. (g)

No. 4

No. 10

No. 40

No. 200

ANALISIS GRANULOMÉTRICO INVE 123 - 13

Peso Inicial muestra

Peso final muestra

DETERMINACION EN LABORATORIO HUMEDAD NATURAL INV E 122 - 13

Peso Recipiente Peso Rec. + muestra hum. Peso Rec. + muestra seca

FORMATO ANALISIS

GRANULOMETRICO MATERIAL FINO

PROYECTO:

DESCRIPCIÓN:

FECHA DE ELABORACIÓN:

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LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS

LABORATORIO 8: COMPRESIÓN INCONFINADA

INTRODUCCIÓN:

La resistencia no drenada del suelo ha sido una consideración mundialmente establecida y

ampliamente utilizada o sub utilizada, ya que por su simplicidad ha sido adoptada como una variable

diseño y de acuerdo a otros autores como variable definitiva de diseño. Ya en las clases se ha

encontrado que este ensayo se ajusta bastante bien a suelos arcillosos saturados pero en ningún

momento excluye la necesidad de otros ensayos tales como el ensayo de consolidación (para

determinar las deformaciones en la masa de suelo) o un ensayo triaxial CD (Consolidado Drenado)

el cual permite establecer el comportamiento del suelo a largo plazo.

Dentro de las aplicaciones para el parámetro obtenido en el ensayo de compresión inconfinada o

simple para suelos arcillosos saturados están:

- Estático de empujes de tierra.

- Estático de cimentaciones superficiales.

- Estático de cimentaciones profundas.

OBJETIVO GENERAL:

Determinar la resistencia no drenada C(Cohesión) en esfuerzos totales de un suelo arcilloso

saturado por medio del ensayo de compresión simple.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

- Determinar y calcular las relaciones gravimétricas y volumétricas del suelo al cual se

ejecutara e ensayo de compresión inconfinada.

- Proponer una velocidad que asegure la falla de la masa de suelo sin generar cambios

significativos en su contenido de agua.

MARCO TEÓRICO:

El principio universalmente utilizado para estimar la resistencia al corte del suelos es por medio de la teoría de Mohr – Coulomb en la cual es posible considerar la variación que se presenta en la resistencia a la falla respecto al esfuerzo normal que se está aplicando, esto en una gráfica de resistencia la corte del suelo vs. El esfuerzo normal aplicado para un suelo que contenga una fracción arcillosa y otra granular o friccionante presenta la siguiente tendencia.

𝜏

𝜎´

𝜏´ = 𝑐´ + 𝜎´ tan ∅ ´

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LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS

Sin embargo es importante aclara que la envolvente de falla está dada por esfuerzos efectivos, esto

se presenta bajo la consideración que los parámetros de resistencia no presenten variación en sus

valores debido a la variación en la presión de poros.

Para los suelos arcillosos saturados se puede presentar como una condición crítica la consideración

de falla inmediata debido a la baja permeabilidad que en este se presenta, bajo esta condición no

se presenta una fricción interna en las partículas sino una tensión en los esfuerzos internos de la

fracción arcillosa presentando la siguiente envolvente de falla.

Lo anterior permite definir que en un ensayo de compresión inconfinada realizado a un suelo

arcilloso saturado en donde no se presenta un incremento de esfuerzo horizontal y de forma

simplificada sin una variación significativa en el resultado estimar la resistencia su resistencia no

drenada.

PROCEDIMIENTO:

1. Se extrae la muestra de un tubo de pared delgada (Shelby) verificando que se cumpla

idealmente una relación dos a uno entre la altura de la muestra y su diámetro,

posteriormente se determinan las medidas de diámetro y altura de la muestra por medio

de un calibrador, cada una de estas medidas deben tener por lo menos tres lecturas,

finalizando con la toma del peso de la muestra.

2. Se aplica una carga axial con una velocidad de deformación de ½ a 2.5% por minuto, se

registran las deformaciones definidas en el formato propuesto en esta guía, es importante

aclara que el tiempo de falla no debe exceder los 15 minutos del ensayo, el ensayo se

𝜏

𝜎

𝜏 = 𝑐

𝜏

𝜎´

𝑞𝑢

𝑞𝑢

𝐶

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LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS

ejecuta hasta registrar por lo menos tres valores por debajo de la carga máxima o en su

defecto hasta una deformación igual al 15% de las dimensiones iniciales de la muestra.

3. El área sobre la cual se aplica la carga debe ser corregida teniendo en cuenta la deformación

vertical que se presenta, para esta corrección se presentan las siguientes ecuaciones.

𝜀1 =∆𝐿

𝐿0∗ 100 𝐴 =

𝐴0

[1− 𝜀1

100] 𝑞𝑢 =

𝑃

𝐴

INFORME:

El informe debe incluir INTRODUCCIÓN (1 hoja), OBJETIVO GENERAL Y ESPECÍFICOS (1 hoja),

MARCO TEÓRICO (1 hoja), PROCEDIMIENTO (Debe llevar un registro fotográfico constante,

narrando cada uno de los pasos presentados en el laboratorio), ANÁLISIS DE RESULTADOS,

CONCLUSIONES Y BIBLIOGRAFÍA (IEEE) (1 hoja).

Los cálculos deben incluir la gráfica de variación de deformación unitaria vs. Carga aplicada.

El modo de calificación es el siguiente:

ÍTEM PORCENTAJE DE LA NOTA

INTRODUCCIÓN 5

OBJETIVOS 5

MARCO TEÓRICO 10

PROCEDIMIENTO 20

ANÁLISIS DE RESULTADOS estos incluyen todos los cálculos realizados

30

CONCLUSIONES 25

BIBLIOGRAFÍA según (IEEE) 5

Ing. Hector Andrés García Manchola – Docente Área Geotecnia

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS

Deformacion Def. Unitaria F. Corrreccion Carga Esfuerzo

10^-3 pulg E 1 - E Kg. Kg/cm2

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

0.16

0.18

0.20

0.22

0.24

0.26

0.28

0.30

0.32

0.34

0.36

0.38

0.40

0.42

0.44

0.46

TIPO DE FALLA

GRAFICA ESFUERZO - DEFORMACION

PESO UNITARIO HUMEDO PESO UNITARIO SECO

HUMEDAD DE LA MUESTRA

PESO RECIPIENTE PESO RECIPIENTE + MUESTRA HUMEDA

PESO RECIPIENTE + MUESTRA SECA HUMEDAD

DIMENSIONES

DIAMETRO AREA

ALTURA VOLUMEN

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

0.00 0.02 0.04 0.06