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5/16/2018 Informe Laboratorio Suelos Ensayo de Proctor - slidepdf.com

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________________________________________________ MECANICA DE SUELO

ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA“Mcal. Antonio José de Sucre”

Unidad Académica Cochabamba BOLIVIA

INFORME DE LABORATORIO DE LA MATERIA DE

“MECANICA DE SUELOS”

ENSAYO DE PROCTOR

I.- INTRODUCCION.-

La mecánica de Suelos es la aplicación de las leyes de la mecánica y lahidráulica a los problemas de ingeniería que tratan con sedimentos y otrasacumulaciones no consolidadas de partículas solidas ( estas son la arcilla, el limoque están en la superficie ), producto de la desintegración química y mecánica delas rocas( en este proceso participan la temperatura, la presión), esta definiciónestá dada por Karl von Terzaghi considerado el padre de la mecánica de lossuelos ya que a partir de sus aportes de 1925 es considerado como una ciencia.

El objetivo principal de la Mecánica de Suelos es estudiar el comportamiento delsuelo para ser usado como material de construcción o como base desustentación de las obras de ingeniería.

La importancia de los estudios de la mecánica de suelos radica en el hecho deque si se sobrepasan los límites de la capacidad resistente del suelo, lasdeformaciones son considerables, se pueden producir esfuerzos secundarios enlos miembros estructurales tomados en cuenta en el diseño.

La mecánica de suelos se interesa por la estabilidad del suelo, por sudeformación y por el flujo de agua hacia su interior como hacia su exterior y através de su masa, tomando en cuenta que resulte económicamente factibleusarlo como material de construcción.

En consecuencia, las condiciones del suelo como elemento de sustentación yconstrucción y las del cimiento como dispositivo de transición entre aquel y lasupra-estructura, han de ser siempre observadas, aunque esto se haga enproyectos pequeños fundados sobre suelos normales a la vista de datosestadísticos y experiencias locales, y en proyectos de mediana a granimportancia o en suelos dudosos, infaliblemente, al través de una correctainvestigación de mecánica de suelos.

ALUMNO: ALVARO GALARZADOCENTE: LUCY MABEL CHACON CODIGO: R282-8

http://es.wikipedia.org/wiki/Karl_von_Terzaghi

http://es.wikipedia.org/wiki/Suelo_(ingenier%C3%ADa)

http://es.wikipedia.org/wiki/Suelo_(ingenier%C3%ADa)

http://es.wikipedia.org/wiki/Karl_von_Terzaghi




II.- OBJETIVOS.-

Los objetivos trazados para el presente informe de laboratorio de la materia deMecánica de Suelos fueron los siguientes:

A.- Objetivo General:Realizar el Ensayo de Proctor durante el proceso de Compactación desuelos.

B.- Objetivos Específicos:

a.- Indicar en que consiste el ensayo de Proctor (T-180).

b.- Calcular la Densidad Máxima seca en el Ensayo de Proctor.

c.- Calcular la Humedad Optima en el Ensayo de Proctor.

d.- Graficar con los datos obtenidos del proceso de compactación lacurva de compactación (AASHTO T 180- D).

III.- MATERIALES E INSTRUMENTOS EMPLEADOS.-

Los instrumentos y materiales que empleados para la realización de la Prácticade Laboratorio fueron los siguientes:

a.- Puruña ó pala de recolección de material.

b.- Martillo ó Pisón (T-99 su peso es 5,5 libras y T-180 su peso de 10 libras).c.- Regla metálica biselada.d.- Probeta de aguae.- Fuente de recolección de material grande y pequeña.f.- Guantes de Látex para mezclar gravas.g.- Calicata de carretera (muestra de suelo de 1m x 1m).h.- Tabla de granulometríai.- Tabla de graficación de la curva de compactación.

j.- Moldes de Compactación de 4 y 6 Pulgadas de diámetro.k.- Tamiz de 3/4 de pulgada.

IV.- MARCO TEORICO.-

4 Mecánica de Suelos:

La Mecánica de Suelos es la aplicación de las leyes de la mecánica y lahidráulica a los problemas de ingenieria que tratan con sedimentos y otrasacumulaciones no consolidadas de partículas solidas (estas son la arcilla,el limo que están en la superficie), producto de la desintegración química ymecánica de las rocas (en este proceso participan la temperatura, lapresión).





4.1 Compactación.-

La compactación de los suelos consiste en el mejoramiento de laspropiedades ingenieriles del suelo por medio de energía mecánica. Estose logra comprimiendo el suelo en un volumen más pequeño y así

aumentando su peso específico seco (densificación).

Los fundamentos de la compactación de suelos cohesivos sonrelativamente nuevos, R. Proctor en 1933 desarrollo los principios de lacompactación en una serie de artículos. En su honor el ensayo decompactación es llamado ensayo de compactación Proctor. Proctor estableció que la compactación está en función de cuatro variables:

a) Densidad del material, ρd.b) Contenido de humedad, w.c) Esfuerzo de compactación.

d) Tipo de suelo (gradación, presencia de minerales de arcilla, etc.)

El esfuerzo de compactación es una medida de la energía mecánicaaplicada a la masa del suelo. Para la compactación en campo el esfuerzode compactación es el número de pasadas de un rodillo de cierto tipo ypeso en un volumen de suelo dado.

El grado de compactación de un suelo se mide en términos de su pesoespecífico seco. Cuando se agrega agua al suelo durante lacompactación, esta actúa como un agente suavizante en las partículas delsuelo (lubrica las partículas), lo que facilita que las partículas del suelo se

deslizan una sobre cada otra y pasen a una configuración más densa, esdecir que el peso específico seco después de la compactación al principioaumenta con el aumento del contenido de humedad.

GRAFICO DE COMPACTACION

P e s o e s p e c í

f i c o h ú m e d o ,

γ

Sólidos del suelo

Sólidos del suelo

Agua

γ 2

w1 w20 γ 1 = γ 1 = γ d ( w = 0

)

γ d





4.2 Compactación en Laboratorio.-

Los ensayos de compactación en campo son generalmente demasiadolentos y costos como para poder repetirlos varias veces, cada vez que sedesee estudiar cualquiera de sus detalles, debido a esto es que los

ensayos de compactación se realizan principalmente en laboratorio.

El propósito de la compactación en laboratorio es al igual que en lacompactación en campo determinar el peso específico o densidad secamáxima para un contenido de humedad óptimo, esto se realiza mediantepruebas que consisten en hallar la curva de compactación del suelo.

4.3 Curva de Compactación.-

Los procesos de compactación comenzaron a desarrollarse en campocomo técnicas de construcción. Fue hasta que se trato de estudiar de un

modo más riguroso los efectos de tales técnicas y de establecer procedimientos de control de calidad y verificación de resultados encampo cuando nacieron las pruebas de compactación en laboratorio, alprincipio solo con base en la original desarrollada por Proctor, y despuéscon base en toda una serie de pruebas, con variantes más o menoscercanas a la primera, que se desarrollaron con la intención de ir lograndoen laboratorio mayor acercamiento a los procesos de campo, queparalelamente se ampliaron con toda una serie de equipos nuevosproducidos por una tecnología cada vez mas conocedora y exigente.

CURVA DE COMPACTACION TIPICA

P e s o e s p e c í f i c o s e c o ,

γ

d [ T

o n / m

3 ]

C o n t e n i d o d e h ú m e d a d ,w ( % )

1 . 5 50

1 . 6 0

1 . 6 5

1 . 7 0

1 . 7 5

1 . 8 0

1 . 8 5

1 . 9 0

5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0

P e s o e s p e c í f i c o s e c

o

m á x i m o ,

γ

d . m a x

H ú m e d a d ó p ti m

a ,wo p t .

C u r v a d e s a t u r a c ió n

( V o l u m e n d e a í r e = 0 )





Proctor hizo una correlación entre los resultados de un proceso decompactación y el aumento del peso especifico seco del materialcompactado y estableció la costumbre que aun hoy se sigue, de juzgar losresultados de un proceso de compactación con base a la variación delpeso específico seco que se logre, también comprendió el fundamental

papel que desempeña el contenido de humedad del suelo en lacompactación que de él se obtiene, con un cierto procedimiento.

Juntando estos dos aspectos que considero básicos, estableció una formade representar un proceso de compactación por medio de una gráfica enla que se haga ver el cambio del peso específico seco al compactar elsuelo a distintos contenidos de agua, utilizando varias muestras de suelo,cada una de las cuales proporciona un punto de la curva. Como es lógicodiferentes procesos de compactación producen al mismo suelocompactaciones distintas, por lo tanto un mismo suelo podrá tener diversas curvas de compactación correspondientes a los diferentes modos

de compactarlo que pueden usarse, sea en campo o en laboratorio.4.4 Compactación en campo.-

La compactación en campo se la realiza con diferentes tipos decompactadoras, de tal manera que reproduzcan los valores de lacompactación realizada en laboratorio. Para poder lograr esto esnecesario tratar de reproducir todas las condiciones que se tendrán encampo al realizar una prueba de laboratorio. El tipo de compactadora quese utilizara juega un papel importante en esto pues cada tipo decompactadora tiene un proceso distinto de compactar el terreno, puedenser por procesos vibratorios, manipuleo, presión estática o presióndinámica.

Variando el método de laboratorio, puede desplazarse la relaciónhumedad-peso específico seco para conseguir una mejor correlación conun determinado método de compactación en campo. Como ya semenciono anteriormente hay cierta evidencia de que algunos métodos decompactación en laboratorio concuerdan mejor o son de mayor representatividad con ciertos tipos de compactación en campo.

Como por ejemplo la compactación por manipulación en laboratorio damuy buenos resultados con la compactación por una pata de cabra, lacompactación por impactos (dinámica) en laboratorio da muy buenosresultados con los rodillos neumáticos, la compactación por métodosvibratorios en laboratorio da mejores resultados con suelos sin cohesión, yasí sucesivamente cada método de compactación en laboratorio tiene unamayor representatividad con un determinado equipo de compactación decampo.





CURVAS DE COMPACTACIÓN PARA OCHO SUELOS UTILIZANDO

LA PRUEBA PROCTOR ESTÁNDAR.

Curva de saturación, S = 100 %

ρs = 2.65 Ton/m 3

1

2

3

4

5

6

781.6

1.7

1.8

1.9

2.0

2.1

2.2

5 10 15 20 25

Contenido de húmedad, w (%)

D e n s i d a d s e c a , ρ d [ T o n / m 3 ]

Arcilla limosaLimo de Loess

Marga arenosa de gradación mediaMarga arenosa bien gradadaArena marga bien gradada

876

345

12

Arena mal gradadaArcilla homogénea

Arcilla limo arenosa

Descripción Nº Arena

Datos de textura y plásticidad del suelo

7288

53273

5694 -

2285

93364

1015

Limo LL

1616

362822

2667

N.P.-7210

183531

213

Arcilla

-402

4915

N.P. N.P.

PI

4.6 ENSAYO DE PROCTOR.-

4.6.1 Prueba Proctor estándar

Esta prueba de compactación Proctor estándar, está elaborada en base a ASTM D-698 (ASTM, 1982) y AASHTO T-99 (AASHTO, 1982).

En esta prueba el suelo es compactado en un molde que tenga unvolumen de 943.3 cm3 (1/30 ft3). El diámetro del molde es de 101.6 mm (4plg) y 116.43 mm (4.584 plg) de altura, provisto de una extensión

desmontable de igual diámetro y 50 mm (2 in) de altura.





Diametro

114.3 mm

(4.5 plg)

Diametro

101.6 mm

(4 plg)

116.43 mm

(4.584 plg)

Extensión

Caída =

304.8 mm

(12 plg)

(a)

(b)

50.8 mm

(2 plg)

Peso del

pisón = 2.5 kg

(masa = 5.5 lb)

Equipo para la prueba Proctor estándar (a) molde, (b) pisón, (Das, 1998).

Durante la prueba de laboratorio, el molde puede fijarse a una basemetálica con tornillos de mariposa.

El suelo se mezcla con cantidades de agua que varían y después escompactado en tres capas iguales por un pisón (que aplica 25 golpes acada capa. El pisón pesa 2.5 kg (5.5 lb) y tiene una caída de 304.8 mm

(12 plg).





Compactación de un suelo, usando el pisón Proctor estándar.

4.6.2 Prueba o Ensayo de Proctor Modificado.-

Debido al rápido desarrollo en los equipos de compactación de campo, laenergía de compactación en la prueba Proctor estándar empezó a nolograr representar en forma adecuada las compactaciones mayores quepodían lograrse con dicho nuevo equipo.

Esto condujo a una modificación en la prueba, aumentando la energía de

compactación, de modo que conservando el número de golpes por capase elevo el número de capas de 3 a 5, aumentando al mismo tiempo elpeso del pisón y la altura de caída del mismo, siendo el molde es el mismoque el de la prueba estándar.

Esta nueva versión revisada se la llama normalmente como la pruebaProctor modificado (ASTM D-1557 y AASHTO T-180). A continuación sedescribirán todas sus especificaciones y procedimiento de compactación.

La prueba Proctor modificado es la más utilizada para la compactación enlaboratorio, teniendo tres variantes en el método, que varían en función del

porcentaje de tamaño de partículas presentes en la muestra de suelo.

Debido a esto es que se explicara en forma más detallada elprocedimiento de compactación, además de todas sus especificacionesbasándose en la ASTM D1557-00.





La prueba Proctor modificado al igual que la Proctor estándar se utilizapara determinar el peso específico seco máximo y el contenido dehumedad óptimo. Este ensayo se aplica solamente a suelos con menosdel 30 % en peso de partículas retenidas en el tamiz de 19 mm.

Para conducir la prueba Proctor modificado, se utiliza el mismo molde con

un volumen de 2092 cm

3

como en el caso de la prueba Proctor estándar.

Sin embargo, el suelo es compactado en cinco capas por un pisón quepesa 4.54 ± 0.01 kg, la caída del pisón es 457.2 ± 1.6 mm, la cara degolpe del pisón tiene un diámetro de 50.8 ± 0.25 mm. El pisón debe ser reemplazado cuando el diámetro de la cara de golpe es desgastado oexpandido en 12 mm.

El número de golpes del pisón para cada capa se conserva en 56 no comoen el caso de la prueba Proctor estándar.

El pisón debe estar equipado con un tubo que le permita desplazarse en lacaída con facilidad, el tubo debe tener al menos cuatro agujeros en cadaextremo espaciados 90º entre sí, el diámetro mínimo de estos agujeros esde 9.5 mm .

EQUIPO DE COMPACTACIÓN EN LABORATORIO.

Molde de compactaciónde 4 plg de diámetro

Molde de compactaciónde 6 plg de diámetro

Martillo PistónCompactador modificado

Regla de 30cm.

Debido a que aumenta la energía de compactación, los resultados de laprueba Proctor modificado aumentan en el peso específico seco máximo delsuelo. El aumento en el peso específico seco máximo es acompañado por una disminución del contenido de humedad óptimo.

Las tres variantes en el método de compactación Proctor modificado, varíanen algunas especificaciones que se resumen en la tabla que se presenta acontinuación.





TABLA DE ESPECIFICACIONES TÉCNICAS PARA LA PRUEBA DECOMPACTACIÓN PROCTOR SEGÚN LAS ESPECIFICACIONES ASTM.

Características Método

A B C

Molde:

Pisón

- Volumen [cm

3

]- Diámetro [mm]- Masa [kg]-Altura de caída [mm]

944101.64.54457

944101.64.54457

2124152.44.54457

Número de capas de compactaciónNúmero de golpes por capaEnergía de compactación [kN×m/m3]

525

2700

525

2700

556

2700

Suelo a usarseCriterio deselección:

- Pasa el tamiz

- Porcentaje retenido enel tamiz Nº 4

- Porcentaje retenido enel tamiz 3/8 plg.- Porcentaje retenido enel tamiz 3/4 plg.

Nº 4

< 20 %

3/8 plg

> 20 %

< 20 %

¾ plg

> 20 %

< 30 %

El método de compactación se elige en función del porcentaje de tamaño departículas presentes en la muestra de suelo. Para la selección del método decompactación el suelo debe ser tamizado a través de los tamices ¾ plg, 3/8plg y Nº4.

a.-Método A utiliza como material de compactación el suelo que pasa por eltamiz Nº 4. Es aplicado a suelos con un porcentaje menor al 20 % de materialretenido en el tamiz Nº 4.

b.- Método B utiliza como material de compactación el suelo que pasa por eltamiz 3/8 plg. Es aplicado a muestras de suelo con un valor mayor al 20 % dematerial retenido en el tamiz Nº 4 y con un valor menor al 20 % de materialretenido en el tamiz 3/8 plg.

c.-Método C utiliza como material de compactación el suelo que pasa por eltamiz 3/4 plg. Es aplicado a muestras de suelo con un valor mayor al 20 % dematerial retenido en el tamiz 3/8 plg y con un valor menor al 30 % del materialretenido en el tamiz 3/4 plg.





CURVAS DE COMPACTACION PARA LOS ENSAYOS DE PROCTORESTANDART Y MODIFICADO

o p t i m i d a d

G r a d o d esa tu r a c ió n

P r o c t o rL í n e a d esa tu r a c ió n

1 .6

1 .7

1 .8

1 .9

2 .0

0 5 1 0 1 5 2 0 2 51 0 0

1 0 5

1 1 0

1 1 5

1 2 0

1 2 5

6 0 % 8 0 % 1 0 0 % p a raρs

= 2 . 7 0 M g / m3

D e n s i d a d s e c a ,

ρ

d ( l b / f t 3 )

C o n t e n id o d e h ú m e d a d ,w(% )

D e n s i d a d s e c a ,

ρ

d ( M g / m

3 )

P r o c t o re s t á n d a

r(A )

P r o c t o rM o d i f i c a d o

(B )

L í n e a d e

A.- Procedimiento.-

Inicialmente el método de compactación estándar modificado ha sidocreado como una forma de sustitución al método de compactaciónestándar que antes era empleado para el análisis de suelos paracarreteras que consideraban el largo de los camiones de 4 a 6 metros ytenían una capacidad máxima de carga de 150 quintales.

En la actualidad las carreteras son diseñadas para soportar un pesomayor dimensión de los camiones de alto tonelaje con un largo de 24metros y una capacidad de carga de 40 toneladas, esto requiere de unnuevo dimensionamiento de la compactación como es ahora el método decompactación estándar modificado.

EL ensayo de Proctor (T – 180) normalmente es realizado para carreteras,donde la granulometría es de suelos finos y para las sub-rasantes, es elmétodo más exigente porque trabaja con los dos moldes con el pisón de10 libras de peso y de acuerdo a norma se debe separar la muestra encinco capas y cada capa debe tener 56 golpes con el pisón en el procesode compactación con un suelo con contenido de humedad de 3 a 7 %.

1.- Se extrae calicatas de la carretera de una excavación de 1m x 1,por estratos y se procede al cuarteo del acopio de terraplén.





2.- Posteriormente se separa con el tamiz de 3/4 de pulgada paracompensar el tamaño del material granular, porque el molde de 6pulgadas no entra y ocupa mucho campo.

3.- Se humedece la muestra inicialmente con 100 mililitros de agua del

tubo de ensayo probeta.

4.- Se procede a realizar la mezcla se mezcla con los guantes de látexdel material granular con el agua hasta que este homogéneo.

5.- Se introduce una capa de 2 a 3 cms. de material granular en elmolde de 12 pulgadas y se procede a realizar los golpes con elpisón o martillo de de 10 libras de peso y de 18 pulgadas de largocontando 56 golpes.

6.- Seguidamente se añade otra capa de 2 a 3 cms. de material

granular y de igual forma se procede a realizar los 56 golpes con elpisón.

7.- Este procedimiento se repite hasta completar las cinco capas dematerial granular compactado y este Ensayo es el número uno, serequiere de cinco ensayos con el mismo pisón, en la que haciendocálculos aproximados todo el proceso requiere de 1400 golpes conel pisón de 10 libras de peso, y de acuerdo al dato proporcionadotodo el ensayo cuesta 200 Bs.





8.- Una vez que se ha realizado toda la compactación con el pisón conla regla metálica biselada se realiza el enrrastre.

9.- Se pesa el molde con la muestra compactada, seguidamente sedesmolda (se saca el material compactado) y se extrae unamuestra del contenido de humedad y se lleva al horno, hasta quesu humedad desaparezca o sea secado, luego se pesa la muestraen seco y obtenemos su peso y con estos datos podemos calcular la cantidad o porcentaje de agua.

10.- Posteriormente a la muestra del cuarteo se humedece con otros100 mililitros de agua, se mezcla con los guantes de látex y seemplea el pisón pequeño de 5,5 libras de peso y se realiza todo elprocedimiento anteriormente indicado.

11.- Se procede a realizar los cálculos de:

a. Peso del suelo + el molde de 12” en (grs).b. Peso del Molde de 12” en (grs).c. Volumen del molde en (cm3).d. Peso del suelo en (grs).e. Densidad Húmeda (grs/ cm3).f. La Capsula empleadag. El peso de la capsula + el peso del suelo húmedo en (grs).h. El peso de la capsula + el peso del suelo seco en (grs).

i. El peso del agua en (grs). j. El peso del suelo seco en (grs).k. El contenido de humedad en (%).l. La densidad seca en (grs/ cm3).

12.- Con estos datos calculados se procede a realizar la grafica de lacurva de compactación, obteniendo la densidad máxima seca quees dado en (grs/ cm3) y el contenido optimo de humedad en (%).






ENSAYO DE PROCTOR ( T - 180 )AASHTO T-180- D MOLDE Nº 1

ENERGIA MODIFICADA DE COMPACTACION PUNT

O 1

PUNT

O 2

PUNT

O 3

PUNT

O 456 GOLPES POR CAPA - 5 CAPAS

Peso del suelo + el molde de 12” en (grs). 11330 11722 11827 11705Peso del Molde de 12” en (grs). 6748 6748 6748 6748

Volumen del molde en (cm3). 2092 2092 2092 2092

Peso del suelo en (grs). 4582 4974 5079 4974

Densidad Húmeda (grs/ cm3). 2,190 2,378 2,428 2,378

La Capsula empleada H - 9 H - 2 H - 13 H - 12

El peso de la capsula + el peso del suelo húmedo en (grs). 315,7 329,5 332,2 460,7

El peso de la capsula + el peso del suelo seco en (grs). 307,9 315,9 314,1 429,2

Peso de la Capsula (grs). 45,5 45,9 44,4 44,6

El peso del agua en (grs). 7,8 13,6 18,1 31,5

El peso del suelo seco en (grs). 262,4 270 269,7 384,6

El contenido de humedad en (%). 2,97 5,04 6,71 8,19

La densidad seca en (grs/ cm3). 2,127 2,264 2,275 2,198

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