mecanica de suelos practica 3
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UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA
MOLINA
MECÁNICA DE SUELOS (Practica)
MALAGA CUEVA, Miguel Iván
LÍMITES DE CONSISTENCIA
GRUPO H*/Meza-3
CHRISTIAN RIVEROS LIZANA 20110337
WILLIAMS MEDINA RAMIREZ 20090333
CARLOS RIVERA MENDOZA 20030229
TANIA GUILLEN CAÑAVI 20091207
IVAN ALIAGA ARAUJO 19990886
I. PRESENTACIÓN.
En el proceso de formación profesional como ingenieros agrícolas de la Universidad
Nacional Agraria la Molina (UNALM), en la cátedra de mecánica de suelos (practica)
dictado por el ingeniero Iván MALAGA CUEVA, sé tiene como objetivo en esta
tercera practica el grafico e interpretación del límite de plasticidad.
El estudio de las propiedades del suelo es crucial para distintos ámbitos de la
ingeniería; y cada cual gana importancia dependiendo de las necesidades. En el
caso del porcentaje de humedad es de importancia tanto en las ingenierías como en
la agronomía. En el presente informe, se estudiará el porcentaje de humedad en
arcilla, con la intención de llegar, según las normas técnicas del caso, a los límites
de consistencia (También llamados límites de Atteberg). De los 6 limites existentes
los de mayor importancia para la construcción y por ende la mecánica de suelos son:
Límite de contracción (del estado sólido a semisólido), límite plástico (del estado
semisólido a plástico) y límite líquido (del estado plástico a líquido).de estos nos
concentraremos en los 2 últimos, debido a la necesidad de manipular mercurio, para
encontrar el límite de contracción, y no se cuenta con las medidas de seguridad.
Los alumnos.
II. INTRODUCCIÓN.
Los límites de Atterberg o límites de consistencia se utilizan para caracterizar el
comportamiento de los suelos finos. El nombre de estos es debido al científico sueco
Albert Mauritz Atterberg.
Atterberg propuso 4 estados de consistencia según la humedad del suelo, por ello
se define cuatro estados sólido ,semisólido ,plástico y líquido. Ejemplo la arcilla, al
agregarle agua, pasa gradualmente del estado sólido al estado semisólido al
estado plástico finalmente al estado líquido. Los contenidos de humedad en los
puntos de transición de un estado al otro son los denominados límites de Atterberg,
estos límites son propiedades índices de los suelos y es unos de los métodos que se
utilizan para la identificación y clasificación de los suelos finos.
Son 5 los límites de Atterberg: límite de cohesión, límite de pegajosidad, límite de
contracción, límite plástico, límite líquido. Los más importantes por su uso son el
límite de contracción, límite plástico y límite líquido, en el presente ensayo de
laboratorio se determinara solo dos: el límite plástico y el límite líquido.
III. ÍNDICE.
I. INTRODUCCIÓN 4
II. OBJETIVOS 5
III. MARCO TEÓRICO 6
IV. MATERIALES Y EQUIPOS 8
V. PROCEDIMIENTO 9
VI. DATOS Y RESULTADOS 12
VII. DISCUSIONES 14
VIII. CONCLUSIONES 15
IX. RECOMENDACIONES 16
X. BIBLIOGRAFÍA 17
XI. ANEXOS 18
IV. OBJETIVOS.
1. OBJETIVO PRINCIPAL.
Graficar e interpretar la curva de fluidez del suelo a partir de los resultados
obtenidos en laboratorio.
2. OBJETIVOS SECUNDARIOS.
Determinar e interpretar el límite líquido, el límite plástico y el índice de
plasticidad del suelo, utilizando para esto la curva de fluidez.
Utilizar los límites de Atterberg para identificar y clasificar los suelos.
Conocer los estados de consistencia del suelo, al mismo tiempo aprender con
la identificación y clasificación de los suelos.
Conocer los equipos utilizados para las pruebas de medición del índice líquido
y plasticidad de los suelos.
V. MARCO TEÓRICO.
5.1 LIMITES DE ATTERBERG
Los límites de Atterberg son ensayos normalizados que se basan en el
concepto de que un suelo fino solamente puede existir en cuatros estados
de consistencia según su humedad. Así, un suelo se encuentra en estado
sólido cuando está seco, pasando al añadir agua a los estados semisólidos,
plástico y finalmente líquido. Con ellos, es posible clasificar el suelo en la
Clasificación Unificada de Suelos USCS) y también en la Clasificación de la
AASHTO de carreteras.
Para realizar los límites de Atterberg se trabaja con todo el material menor
que la malla #40 (0.42 mm). Esto quiere decir que no solo se trabaja con la
parte final del suelo (<malla #200), sino que se incluye igualmente la
fracción de arena fina.
Los límites de Atterberg son 5 en total, de los cuales son 3 los más
importantes: limite plástico, limite líquido y límite de contracción.
Contenido de humedad (w): Razón entre peso del agua y peso del suelo
seco de una muestra. Se expresa en porcentaje:
Dónde:
WW: peso agua
WS: peso suelo seco
Límite de contracción. Es el contenido de humedad por debajo del cual no
se produce reducción adicional de volumen o contracción en el suelo.
Límite plástico. Es el contenido de humedad del suelo en el límite entre los
estados semi-sólido y plástico. Es decir el contenido de humedad por debajo
del cual se puede considerar el suelo como material no plástico.
Límite líquido. Contenido de humedad del suelo en el límite entre el estado
semi-líquido y plástico. Es decir el contenido de humedad por debajo del
cual el suelo se comporta como un material plástico. A este nivel de
contenido de humedad el suelo está en el vértice de cambiar su
comportamiento al de un fluido viscoso.
Límite de cohesión. Es el contenido de humedad con el cual las boronas de
suelo son capaces de separarse una a otras.
Límite de pegajosidad. Es el contenido de humedad con el cual el suelo
comienza a pegarse a las superficies metálicas tales como la cuchilla de la
espátula. Esta condición tiene importancia para el ingeniero agrícola pues se
relaciona con la capacidad del suelo para adherirse a las cuchillas o discos
del arado cuando se cultiva el suelo.
Relacionados con estos límites, se llega a determinar el índice de plasticidad:
El índice de plasticidad (IP) es la diferencia entre los límites líquido y plástico,
es decir, el rango de humedad dentro del cual el suelo se mantiene plástico
IP = WL - WP
IP = índice de plasticidad
WL = límite liquido del suelo
WP = límite plástico del suelo
-Cuando no pueda determinarse uno de los dos límites (WLóWP). O la
diferencia es negativa, informar el índice de plasticidad como NO PLASTICO
-Valores inferiores a 10 indican BAJA PLASTICIDAD, especialmente en el
rango menor de 5;
-Valores superiores a 10 y cercanos a 20 indican ALTA PLASTICIDAD
VI. MATERIALES, EQUIPOS Y PROCEDIMIENTOS EMPLEADOS.
6.1. MATERIALES Y EQUIPOS.
Materiales.
o Muestra de suelo (las partículas del suelo deben pasar por la malla N° 40).
o Agua
Equipos.
o Copa de Casagrande incluyendo el ranurador.
o Recipiente de porcelana.
o Placa de vidrio esmerilado.
o Espátula.
o Picetas.
o Recipientes.
o Horno a una temperatura de 110±5°C.
o 1 balanza con aproximación de 0,01g y capacidad de 200g.
6.2. PROCEDIMIENTOS.
I. Procedimientos para la determinación del límite líquido (LL).
1. Tomamos una muestra de suelo (con partículas que pasen por la malla N°40)
de aproximadamente de 150-200g. y la colocamos sobre el recipiente de
porcelana, seguidamente empezamos a añadir pequeñas cantidades de agua
a la muestra, mezclándola con la espátula hasta que esta obtenga un color y
una apariencia cremosa.
2. Luego colocamos la porción de suelo preparado, en la copa del dispositivo de
limite liquido en el punto en que la copa descansa cobre la base,
presionándola, y esparciéndola en la copa hasta una profundidad de
aproximadamente 10 mm en su punto mas profundo, formando una superficie
aproximadamente horizontal. Teniendo cuidado en no dejar burbujas de aire
atrapadas en la pasta de suelo.
3. Utilizamos el acanalador, dividiendo la muestra contenida en la copa,
haciendo una ranura a través del suelo siguiendo una línea que una el punto
más alto y el punto más bajo sobre la copa manteniendo el acanalador
perpendicular a la superficie de la copa, después emparejamos la superficie
de la pasta de suelo con la espátula.
4. Luego giramos el manubrio de la copa de Casagrande a una velocidad de 2
golpes por segundo hasta que las dos mitades de suelo estén en contacto en
la base de la ranura de una longitud de 13mm (1/2”) y la medimos con la
ayuda de una regla.
5. Anotamos el número de golpes y en nuestro caso fueron 33 golpes
necesarios para cerrar la ranura.
6. Seguidamente tomamos una tajada de suelo de aproximadamente el ancho
de la espátula, extendiéndola de extremo a extremo de la torta de suelo en
ángulos rectos a la ranura e incluyendo la poción de la ranura en la cual se
deslizo en conjunto, colocamos en un recipiente previamente pesado que
después será llevado al horno a una temperatura de 110±5°C durante 24h.
7. Luego pasamos a mezclar nuevamente todo la muestra de suelo en el
recipiente de porcelana añadiendo agua para aumentar su contenido de
humedad y disminuir en número de golpes necesarios para cerrar la ranura.
Así repetimos los pasos 2 hasta la 6.
8. En el segundo ensayo el número de golpes fueron 26 golpes necesarios para
cerrar la ranura.
9. En el tercer ensayo el número de golpes fueron 18 golpes necesarios para
cerrar la ranura.
10. En gabinete, con los datos obtenidos a las tres muestras, graficamos la curva
de fluidez, que tiene en el eje de las abscisas al N° de golpes (en escala
logarítmica) y en eje de las ordenadas al contenido de humedad (se obtiene a
partir de peso seco y húmedo de las muestras). Seguido de esto trazamos
una línea recta que contenga aproximadamente a los tres puntos y
determinamos el límite líquido que vendría a ser el contenido de humedad
que se necesita para alcanzar la falla en 25 golpes.
II. Procedimientos para la determinación del límite plástico (LP).
1. Tomamos una porción de la muestra que quedo del ensayo para determinar
el límite líquido y la dividimos en varias partes.
2. Luego enrollamos la muestra con la palma de la mano extendida sobre la
placa, con la presión necesaria para enrollar la masa en un hilo de diámetro
uniforme de 3.2mm.
3. Cuando la muestra el diámetro pedido volvemos a enrollar y realizamos este
proceso sucesivamente hasta que los cilindros empiecen a agrietarse al
alcanzar el diámetro de 3.2mm.
4. Seguidamente pasamos a tomar una porción de la muestra y la colocamos en
un recipiente previamente pesado, después pesamos el recipiente con la
muestra que después será llevado al horno a una temperatura de 110±5°C
durante 24h.
5. En gabinete, con los datos obtenidos del ensayo, determinamos el limite
plástico que vendría a ser el contenido de humedad (se calcula a partir del
peso seco y húmedo de la muestra) que se necesita para que los cilindros de
3.2 mm de diámetro se agrieten. Además con el limite líquido y el limite
plástico obtenidos calculamos el índice de plasticidad por medio de la
siguiente formula:
Dónde:
IP: Índice de Plasticidad.
LL: Límite Líquido.
LP: Límite Plástico.
VII. RESULTADOS.
VIII. ANÁLISIS DE RESULTADOS.
Del ensayo se obtuvo el límite líquido conociendo 3 contenidos de agua
diferentes, con los correspondientes números de golpes y trazando la curva
contenido de agua- número de golpes. La ordenanza de esta curva
correspondiente a la abscisa de 25 golpes es el contenido de agua
correspondiente al límite líquido para nuestro ensayo el LL=56.975%.
La ecuación de la curva de flujo es: w=-FW logN +C
y=-2.3254x + 115.11
W= Contenido de agua, como porcentaje del peso seco.
FW= Índice de fluidez, pendiente de la curva de fluidez, igual a la variación del
contenido de agua correspondiente al ciclo de la escala logarítmica.
N= número de golpes.
C= constante que presenta la ordenanza de la abscisa 1 golpe.
La fuerza que se opone a la fluencia de los lados de la ranura proviene del
esfuerzo cortante del suelo, por lo que el número de golpes requerido para
cerrar la ranura es una medida de esta resistencia, al correspondiente
contenido de agua. De lo anterior pude deducirse que la resistencia de los
suelos en el límite liquido debe ser la misma, siempre en cuando el impacto
sirva solamente para deformarse al suelo, como en el caso nuestro de un
suelo plástico.
IX. CONCLUSIONES.
El Índice de plasticidad (IP)= 45.50 y Limite liquido (LL)= 56.975, con lo cual
se concluye que el suelo es arcilla de alta plasticidad.
Concluimos para la muestra. Para esfuerzos mayores la relación de esfuerzo
deformación se hace irreversible teniendo un comportamiento plástico; en
cambio si se hace los rodillos despacio y con esfuerzos menores la relación
de esfuerzo – deformación es reversible (comportamiento elástico) por lo
tanto se demoraría en agrietarse.
El límite líquido fue de 56.975%. Con un porcentaje de humedad de 56.975
% el suelo se encuentra en el límite entre el Estado de Consistencia Plástico
y el Estado de Consistencia Líquido.
La plasticidad no es una propiedad permanente de las arcillas, sino
circunstancial y dependiente de su contenido de agua que se iba agregando.
El contenido de agua para lograr el agrietamiento y desmoronamiento de los
rollitos fue de 11.47%. Con un porcentaje de humedad de 11.47% nuestro
suelo se encuentra en el límite entre el Estado de Consistencia Plástico y el
Estado de Consistencia Semi Sólido.
El índice de plasticidad fue de 45.505%. Indica que para que nuestra muestra
de suelo pase del estado semisólido al líquido, se le debe agregar gran
cantidad de agua, es decir no es tan sensible el cambio.
Se concluye que la plasticidad depende del contenido de agua que se hecho
a la muestra. También se debe a su contenido de partículas más finas; que
permiten una mayor adhesión entre ellas.
Al realizar el ensayo de la copa de Casagrande, se tuvo que hacer varias
veces hasta conseguir el intervalo deseado, ya que se obtenía el
desplazamiento de las partes a más de 35 golpes, lo cual puede decir que
es un suelo arcilloso por la capacidad de retener abundante agua
X. RECOMENDACIONES.
Fijarse antes de empezar el ensayo de laboratorio si la Copa de Casagrande
está bien calibrada en saso no lo este se deberá calibrar.
Durante el ensayo para hallar el limite liquide se debe realizar con cuidado al
momento de llenar la mezcla en la copa de Casagrande porque al no pasar
bien la pasta con la espátula se corre el riesgo de dejar burbujas de aire
atrapadas en la pasta de suelo. Así que se debe presionar bien al momento
de esparcir la muestra en la copa.
El corte de la ranura, debe realizarse de manteniendo el ranurador
perpendicular a la superficie de la copa en todo su movimiento.
Verificar que no se haya producido el cierre prematuro de la ranura debido a
burbujas de aire.
Verificar que las latas donde se depositara la mezcla estén limpias y no haya
restos de otras muestras.
XI. BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA.
MECANICA DE SUELOS- Fundamentos de la Mecánica de Suelos
Juárez Badillo, Eulalio. Mecánica de suelos pág. 123 plasticidad.
Norma técnica Peruana: NTP 339.129 Suelos. Método de ensayo para determinar el límite líquido. Límite plástico, e índice de plasticidad de suelos.
https://es.wikipedia.org/wiki/Clasificaci%C3%B3n_indicepls%C3%A9trica
Definición de índice de plasticidad
Revisada el 23 de marzo del 2013
XII. ANEXO.
MUESTRA DE SUELO COPA DE CASAGRANDE
RANURADOR HUMEDECIENDO LA MUESTRA
MEZCLA DE MUESTRA HUMEDECIDA