Informe de laboratorio no 2 mecanica de suelos lo que se lleva

Escuela de Ingenieros Militares
Informe de LaboratorioMecánicade Suelos
INFORME DE LABORATORIO
Granulometría
Consolidación
Presentador por:
ESCUELA DE INGENIEROS MILITARES
Facultad de Ingeniería Civil (Modalidad Distancia)
Asignatura: Mecánica de Suelos
Bogotá, Colombia
Noviembre de 2017

1. INFORMACIÓN GENERAL (GRANULOMETRIA)
Existen diversos criterios que han de ser tenidos en cuenta para determinar y
clasificar la fracción mineral de los suelos. Sin embargo, en el campus de la
ingeniería, el de mayor relevancia es aquel que evalúa el tamaño de las partículas,
puesto que dichas bases, condiciona el comportamiento y las propiedades
mecánicas del material.
En base a lo anterior, es fácil clasificar los suelos en dos grupos cuyas diferencias
radican en su comportamiento mecánico.
 Suelos gruesos: Son suelos granulares, compuestos por partículas
grandes. Cuyos materiales son resistentes y poco sensibles a los cambios
de humedad. Por tal razón, el agua fluye fácilmente a través de las partículas.
 Suelos finos: Son suelos cuyas partículas son pequeñas. Estos materiales
son poco resistentes y muy sensibles a los cambios de humedad. Por este
motivo, el agua no fluye fácilmente a través de ellos.
Ahora bien, cuando nos referimos al término de granulometría, hacemos reseña a
la distribución correcta de los materiales particulados que encontramos en los
suelos. De acuerdo a la norma, la distribución de las partículas puede efectuarse en
el laboratorio a través de dos técnicas.
 Mecánica: Empleada para suelos gruesos (gravas, arenas o limos
gruesos). Esta se realiza mediante proceso de tamizado bien sea de
manera manual o en maquina vibratoria.
 Hidrómetro: Se usa para suelos finos (limos finos y arcillas). La
distribución de las partículas se determina por proceso de sedimentación
empleando el hidrómetro. El objetivo central se enfoca, en medir como se
sedimentan las partículas a través de un lapso de tiempo.
En resumen, el presente informe de laboratorio se direcciona en emplear la norma
técnica establecida para preparar correctamente las muestras de suelos, las cuales
nos guiaran a determinar su granulometría. Así mismo, facilita obtener valores de
ensayo que serán comparados fácilmente mediante análisis de resultados.

2. OBJETIVOS
2.1. Objetivo General
 Conocer la distribución de las partículas del suelo en relación a su tamaño.
Lo anterior, en razón a que las mismas determinan el comportamiento y
propiedades mecánicas del material.
2.2. Objetivos Específicos
 Determinar de manera cuantitativa la distribución de las partículas del suelo
mediante el proceso de tamizado.
 Diferenciar los equipos empleados para ejecutar un idóneo proceso de
determinación de los tamaños de las partículas.
 Obtener mediante el proceso del laboratorio resultados que facilitan el
diseño de curvas granulométricas. Con ello, es posible obtener una
separación uniforme del material.

3. ENSAYO GRANULOMETRIA
3.1. Materiales y Equipos.
a) Balanza: instrumento necesario para determinar de una manera más
exacta el peso del material utilizado.
Figura 1. Balanza.
b) Tamices: elemento de forma redonda, formado por una malla metálica.
Se emplea para separar por tamaño de partículas una muestra de suelo.
El juego de tamices empleados para este laboratorio, contienen las
siguientes medidas.
1 𝟏
𝟐⁄ 37,5 mm 10 2,00 mm
1 25,4 mm 40 0,420 mm
𝟑
𝟒⁄ 19,0 mm 60 0,250 mm
𝟏
𝟐⁄ 50,8 mm 100 0,149 mm
𝟑
𝟖⁄ 9,5 mm 200 0,074 mm
4 4,76 mm
Tabla 1. Tamaños de Tamices

Figura 2. Tamices.
c) Hidrómetro: equipo para leer, la gravedad especifica de los elementos en
suspensión. Este principio tiene validez en la sedimentación de las
partículas de suelo en agua. Generalmente para pruebas de suelo con
este equipo, se emplea un defloculante, siendo el más usado el
hexametasfosfato de sodio en agua destilada.
Figura 3. Hidrómetro en Cilindro de Vidrio.

d) Cilindro de vidrio para sedimentación: Según la norma y especificaciones
técnicas del INVIAS 2012 E-123, este elemento debe estar marcado para un
volumen de 1000 ml a una temperatura ambiente de 20°. Su altura debe ser
de unos 457 mm y 63,5 mm de diámetro.
Figura 4. Cilindro de Vidrio para sedimentación.
e) Agua destilada: Agua que ha sido sometida a un proceso de destilación, lo
que brinda un líquido limpio y puro.
Figura 5. Agua destilada. Fuente:
http://mecanicadesuelosumng.weebly.com/uploads/3/7/0/4/37048577/6700963_orig.jpg
f) Recipientes: Estos deben ser apropiados para resistir diferentes cambios de
temperatura a lo largo del proceso del laboratorio. Así mismo, deben contar

con sus respectivas tapas para evitar pérdidas de humedad antes de
determinar la masa inicial de las muestras.
Figura 5 - 6. Recipientes.
g) Cepillo y brocha: Estos elementos servirán para limpiar las mallas de los
tamices.
Figura 7. Cepillo y brocha

4. Procedimiento, Gráficas y Análisis De Datos
4.1 Como ya sabemos, existen varias normas de granulometría, para este
procedimiento experimental se hará en base a la norma Invias 123 y 124; estas
normas nos dan las pautas para calcular cuanta grava, cuanta arena y cuanto
limos y arcillas tiene una granulometría; para este procedimiento, se emplea
a. Tomamos una parte cuantitativa del material, se seca llevándolo al horno a
110°c, después que se tiene seco, se pesa, este peso se toma como peso
del material inicial o peso de la muestra seca en gramos, en este caso es de
3010 gramos.
b. Se lleva el material pesado al sitio de limpieza y se procede a realizar el
lavado con el tamiz N 200, se satura el material con agua, de matera que el
material que se desecha son limos y arcillas.
c. Después de realizarse el lavado, se seca el material retenido con ayuda del
horno a 120° por 24 horas; para saber si aún contiene humedad, con ayuda
de un trozo de papel se coloca sobre la muestra, si se dobla aún tiene
humedad, de lo contrario ya está completamente seco.
d. Proseguimos con el proceso de tamizado, pasando el material por los
tamices: 1 ½, 1, ¾, ½, 3/8, 4, 10, 40, 60, 100 y 200.
e. Se toma el peso retenido por cada tamiz, en donde tenemos los siguientes
datos:

ANALISIS GRANULOMETRICO - TAMICES
ESCUELA DE INGENIEROS MILITARES - ESING
TAMIZADO
Recipiente No
Peso de la muestra + Recipiente (gm)
Peso del Recipiente (gm)
Peso de la Muestra Seca (gm) 3010
TAMIZ No
TAMAÑO DE LAS
PARTICULAS (MM)
PESO DEL MATERIAL
RETENIDO (GM)
1 1/2 37.5 500
1 25 300
3/4 19 600
1/2 12.5 333
3/8 9.5 218
4 4.76 500
10 2 30
40 0.42 100
60 0.25 88
100 0.149 210
200 0.074 100
Tabla 1. Datos experimentales.
f. Con los datos obtenidos en cada tamiz, se halla el porcentaje retenido de la
siguiente manera:
K= 100 /5000gm = 0.02
Hallada la constante, la multiplicamos por el peso de material retenido en cada
tamiz:
% Retenido = k * peso del material retenido
- % Retenido en tamiz No 1 ½ = 0.02* 500= 10
- % Retenido en tamiz No 1 = 0.02* 300= 16
- % Retenido en tamiz No 3/4 = 0.02* 600= 280
- % Retenido en tamiz No ½ = 0.02* 333= 34,7
- % Retenido en tamiz No 3/8 = 0.02* 218= 39,06
Este procedimiento se realiza a todos los datos retenidos obtenidos desde el tamiz
No 200 al tamiz No 1 ½.

g. procedemos hallar el porcentaje retenido acumulado de material WT, este se
realiza mediante la suma acumulativa de los porcentajes retenidos.
h. Hallamos el Pasa, este se determina de la siguiente manera:
Pasa = 100% - porcentaje retenido acumulado WT
- Pasa en tamiz No 1 ½ = 100 – 10 = 90
- Pasa en tamiz No 1 = 100 – 16 = 84
- Pasa en tamiz No 3/4 = 100 – 28,0 = 72
- Pasa en tamiz No ½ = 100 – 34,7 = 65,3
- Pasa en tamiz No 3/8 = 100 – 39,06 = 60,94
Este procedimiento se realiza a todos los datos retenidos acumulados WT obtenidos
desde el tamiz No 200 al tamiz No 1 ½.
Completando el cuadro de Análisis granulométrico, podemos determinar la
clasificación del material de la muestra en donde tenemos en cuenta que desde el
Tamiz No 4 hacia arriba son gravas, la arena son todo lo que pase por el tamiz No
200 hasta el tamiz No 4, este porcentaje de arena se determina mediante el material
retenido por el tamiz No 200 menos el porcentaje de las gravas, que lo encontramos
en el tamiz No 4 y por último el porcentaje de arcilla y limos que lo encontramos en
el Pasa en el tamiz No 200, con esto tenemos los siguiente:

Tabla 2. Resultados del Análisis Granulométrico por tamizado experimental.
4.2 Para obtener mayores resultados, realizamos el análisis con hidrómetro, este se
usa para determinar el porcentaje de partículas de suelos dispersados, que
permanecen en suspensión en un determinado tiempo, el análisis con hidrómetro
se aplica a partículas de suelos que pasan el tamiz de 2.00 mm (No.10). Cuando se
quiere más precisión. Este procedimiento se realiza de la siguiente manera:
ANALISIS GRANULOMETRICO - TAMICES
ESCUELA DE INGENIEROS MILITARES - ESING
TAMIZADO
Recipiente No
Peso de la muestra + Recipiente (gm)
Peso del Recipiente (gm)
Peso de la Muestra Seca (gm) 3010
TAMIZ No
TAMAÑO DE LAS
PARTICULAS (MM)
PESO DEL
MATERIAL
RETENIDO (GM)
% RETENIDO
% ACUMULADO DE
WT
RETENIDO PASA
1 1/2 37.5 500 10 10 90
1 25 300 6 16 84
3/4 19 600 12 28,0 72
1/2 12.5 333 6,66 34,7 65,3
3/8 9.5 218 4,36 39,06 60,94
4 4.76 500 10 49,06 50,34
10 2 30 0,6 49,06 50,34
40 0.42 100 2 51,66 48,34
60 0.25 88 1,76 53,42 46,58
100 0.149 210 4,2 57,62 42,38
200 0.074 100 2 59,62 40,38
PORCENTAJE DE GRAVA
PORCENTAJE DE ARENA
PORCENTAJE DE ARCILLA Y LIMO

a. Con los materiales a disposición, los cuales son: un cilindro de vidrio para
sedimentación, un termómetro de inmersión, con apreciación de 0.5 °C (0.9
°F), cronómetro o reloj, utensilios de uso general.- Envases apropiados para
el manejo y secado de las muestras y un par de guantes de asbesto o caucho,
agente Dispersante.- Una solución de hexametafosfato de sodio que se
usará en agua destilada o desmineralizada en proporción del 5% de
hexametafosfato de sodio por la solución.
b. Se toma 100 gramos del material, se aplica el 5% de hexametafosfato de
sodio en el agua destilada o desmineralizada. El agua para el ensayo con
hidrómetro deberá llevarse hasta la temperatura que prevalecerá durante el
ensayo; esta temperatura normal de ensayo es la de 20°C (68 °F). Sin
embargo, variaciones de temperatura pequeñas, no implicarán el uso de las
correcciones previstas.
c. Se deja el material saturando durante 24 horas.
d. Pasadas las 24 horas, se licua el material durante un tiempo aproximado
dependiendo del índice de plasticidad del suelo, la dispersión se hará de
acuerdo con la siguiente tabla:
Tabla 1. Tabla periodos de dispersión.
e. Al terminar el tiempo de agitación, se coloca el cilindro sobre una mesa e
iniciamos a correr el tiempo con ayuda del cronometro, se introduce
lentamente el hidrómetro en la suspensión. Se debe tener mucho cuidado
cuando se introduce y cuando se extrae, para evitar perturbar la suspensión.
f. Iniciamos con la toma de lecturas del hidrómetro, al minuto, y a los dos
minutos después de haber colocado el cilindro sobre la mesa.
Inmediatamente después de realizar la lectura de los 2 minutos, se toman
lecturas cada 5 minutos, 10 y 20 minutos hasta cumplir las 24 horas.
g. Se extrae cuidadosamente el hidrómetro de la suspensión y colóquese en el
cilindro graduado con agua limpia.

(Espacio para anexar las gráficas)
Conclusiones
- El análisis granulométrico nos determina de manera cuantitativa la
distribución y tamaño de las partículas contenidas en el suelo.
- La distribución de tamaño de partículas mayores a 75µm se determinan por
tamizado y los tamaños de partículas menores a 75µm se determinan por
sedimentación con hidrómetro.
- Para prolongar la curva de granulometría y obtener más información de la
distribución y comportamiento de las partículas que la componen, se realiza
el análisis granulométrico por medio del hidrómetro.
- El tamaño máximo de las partículas contenidas en la muestra experimental
es de 37.5 mm.

5. INFORMACIÓN GENERAL (CONSOLIDACION UNIDIMENSIONAL DE LOS
SUELOS)
La consolidación unidimensional de un suelo, es un proceso de reducción de
volumen de los suelos finos cohesivos como las arcillas y los limos plásticos,
provocado por la actuación de ciertas cargas sobre su masa y que ocurre en el
transcurso de un tiempo definido, produciendo asientos, es decir, hundimientos
verticales; este tema es de gran importancia en la parte ingenieril, ya que el no tomar
en cuenta este posible movimiento del suelo al proyectar una estructura sobre él
puede llevar a consecuencias catastróficas tales como la inclinación, fisuración e
incluso el colapso de la misma.
La consolidación de un suelo es un proceso lento, puede durar meses y hasta años.
Este es un proceso asintótico, es decir, que al comienzo es más veloz, y se va
haciendo cada vez más lento, hasta que el suelo llega a una nueva situación de
equilibrio en la que ya no se mueve.
Consolidación primaria
Este método asume que la consolidación que ocurre en una sola dimensión. Siendo
la reducción en el volumen de la masa de un suelo originada por la aplicación de
una carga permanente y la expulsión del agua de los vacíos, acompañada por una
transferencia de carga del agua a las partículas sólidas del suelo. La ecuación para
el asiento de consolidación de un suelo normalmente consolidado puede ser
determinada entonces como:
Donde:
δc es el asiento debido a la consolidación.
Cc es el índice de compresión.
e0 es el índice de vacíos inicial.
H es la altura de suelo consolidable.
σzf es la tensión vertical final.
σz0 es la tensión vertical inicial.

Cc puede ser reemplazada por Cr (índice de re compresión) para usar en suelos
sobre consolidados donde la tensión final efectiva es menor que la tensión de pre
consolidación, o lo que es lo mismo, para suelos que hubieran sido consolidados
con más intensidad en el pasado.
Consolidación secundaria
Es la reducción en el volumen de la masa del suelo, causada por la aplicación de
una carga permanente y el acomodo de la estructura interna de su masa, luego de
que la mayor parte de la carga ha sido transferida a las partículas sólidas del suelo.
La consolidación secundaria tiene lugar después de la consolidación primaria a
consecuencia de procesos más complejos que el simple flujo de agua como pueden
ser la reptación, la viscosidad, la materia orgánica, la fluencia o el agua unida
mediante enlace químico algunas arcillas. En arenas el asiento secundario es
imperceptible pero puede llegar a ser muy importante para otros materiales.
La consolidación secundaria se puede aproximar mediante la siguiente fórmula:
Donde H0 es la altura de consolidación media
e0 es el índice inicial de vacíos
Ca es el índice secundario de compresión

6. OBJETIVOS
6.1. Objetivo General
 Determinar la magnitud de la consolidación en una muestra especifica de
suelo, cuando se confinan lateralmente, se cargan y se drenan axialmente
bajo incrementos de carga con esfuerzo controlado.
6.2. Objetivos Específicos
 Determinar la reducción del volumen de los suelos finos cohesivos,
provocado por la actuación de cargas sobre su masa y que ocurre en el
transcurso de un determinado tiempo.
 Diferenciar los equipos empleados para ejecutar un idóneo proceso de
consolidación unidimensional.
 Evidenciar experimentalmente el proceso asintótico de la muestra, en
donde al comienzo deberá ser más veloz, y se va haciendo cada vez más
lento, hasta que la muestra de suelo llega a una nueva situación de
equilibrio en la que ya no se mueve

7. ENSAYO CONSOLIDACION UNIDIMENSIONAL DE LOS SUELOS
7.1. Materiales y Equipos.
a) Consolidometro:
Figura 3. Consolidometro.
b) Equipo de cargas:

c) Balanza: instrumento necesario para determinar de una manera más exacta
el peso del material utilizado.
Figura 3. Balanza.
d) Cizalla ó cortador cilíndrico, para tallar la muestra hasta el diámetro inferior
del anillo del consolidometro.
Figura 4. Sierra de alambre.
e) Muestra: inalterada ( tal como está en el terreno).

Cronometro.
-Discos porosos.
-Pantalla filtrantes.
-Placa espaciadora.
-Horno.

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