MECÁNICA DE SUELOS

INGENIERO CIVIL – SOCRATES PEDRO MUÑOZ PEREZ Página 1

ESCUELA ACADEMICA PROFESIONAL
INGENIERIA CIVIL
MECANICA DE SUELOS I
A CARGO:
INGENIERO CIVIL SOCRATES PEDRO MUÑOZ PEREZ
TEMA
INFORME DE AVANCE EN LABORATORIO
INTEGRANTES:
V SEMESTRE
2016 - AÑO DE LA CONSOLIDACION DEL MAR DE GRAU
INDICE
I. INTRODUCCION
I.I ObjetivoGeneral.………………..……………………...…..…………….……(05)
I.II Objeticos Específicos………………………………………………..………….(05)

II. MARCO TEORICO
II.I Compactación…………………………….…………………….…………..……(06)
Beneficios de la Compactación………..........……………………….…….(06)
Métodos para Compactar el Suelo……………….………….……….…….(07)
Objetivos de la Compactación………………………………………….…….(08)
Ventajas y Desventajas dela Compactación………….…………….….(08)
II.II Densidad In Situ……………..……………………………….…………………(09)
Referencia Normativa……………………………………………………...…….(09)
Grado de Compactación………………………………………………….….….(10)
Método del Cono de Arena………………………….………………….……..(11)
II.III Método de Presión de Gas de Carburo de Calcio
(Speedy)……………………………………………………………….…..……..….(13)
II.IV Resistenciaal EsfuerzoCortante de Suelos………………………….(14)
Ensayo de Corte Directo……………….………………………………………..(14)
Ensayos In Situ Indirectos……………….…………………………………..….(17)
Prueba de la Veleta (INV E-170) ……………….……………………..…….(17)
II.V Granulometríapor Hidrómetro………………..………………………….(18)
Hidrómetro…………………………………………………..…………………….….(18)
Calibración de Hidrómetro……………….…………………..…………….….(19)
III. DESARROLLO DEL TRABAJO…………………………..…….……..(21)
III.I. Procedimiento…………………………………………………….…….(21)
Cono de Arena……………………………….……………….…………….……(21)
Presión de Gas de Carburo de Calcio …………….……………….… (23)
Corte Directo………………………………….……………………………..……(24)
Prueba de la Veleta……………………….……………………………..…….(25)

Granulometría por Hidrómetro……………………………………..……(26)
III.II. Análisis.………………………………..……………………………..…...(29)
Cono de Arena……………………………….…….………………………..…..(29)
Contenido de Humedad – Speedy….……….……………………..…..(29)
Penectrometro por Veleta…………….…….………………………..……(30)
IV. CONCLUSIONES……………………………………….…………….……(31)
IV.I. Cono de Arena……….…………….……………………………….(31)
IV.II. Grado de Compactación………………………..…….………..(31)
IV.III. Contenido de Humedad……………………………..……..….(31)
IV.IV. Penectrometro por Veleta………………………..……..……(31)
IV.V. Granulometría por Hidrómetro…………………..……..….(31)
V. BIBLIOGRAFIA…………………………………………..………………..(32)

I. INTRODUCCION
I.I. OBJETIVO GENERAL
 Analizar propiedades y características de un suelo.
I.II. OBJETIVOS ESPECIFICOS
 Determinar la Densidad del Suelo Seco y el Contenido de Humedad del Suelo
compactadoen el campo,para luegopoderdeterminarel Gradode Compactaciónque
presenta el suelo en el campo por el Método de Cono de Arena.
 Comprobarel grado de compactacióndel campo a partir de nuestro ensayo realizado.
 Determinar la resistencia de una muestra de suelo, sometida a fatigas y/o
deformaciones que simulen las que existen o existirán en terreno producto de la
aplicación de una carga.
 Conocerel manejode laveleta de mano en campo o en muestras inalteradas de tubo
shelby para hallar la resistencia al corte en suelos cohesivos.
 Determinarencampolosparámetros de resistencia del suelo al corte en condiciones
no drenadas.
 Determinar el porcentaje de limos y arcillas, en suelos que pasan el tamiz Nº 200.

II. MARCO TEORICO
II.I. COMPACTACIÓN
La compactación de suelos es el proceso artificial por el cual las partículas de suelo son
obligadas a estar más en contacto las unas con las otras, mediante una reducción del
índice de vacíos, empleandomediosmecánicos,locual se traduce enun mejoramientode
sus propiedades ingenieriles.
Tiene como resultado el rompimiento de los agregados de suelo más grandes, y la
reducción o eliminación de espacios (o poros) entre las partículas de suelo.
Mientras más grandes y numerosos sean los agregados del suelo, mayores serán los
espacios (poros) dentro del suelo. Esto facilita mayor movimiento de aire y agua,
requerido tanto por las raíces de las plantas como por los organismos vivos en el suelo.
La importancia de la compactación de suelos estriba en el aumento de la resistencia y
disminuciónde lacapacidadde deformaciónque se obtiene al someterel suelo a técnicas
convenientes, que aumentan el peso específico seco, disminuyendo sus vacíos.
La compactacióndel suelopuedemedirse con un penetrómetro de suelos. Mientras más
profundoy con facilidad penetre el suelo la sonda del penetrómetro de suelo, menor la
compactación,y,por consiguiente, mejor el suelo. Una fuerza baja significa que el suelo
no estámuycompactado.Menos compactaciónpermite el desarrollode raícesprofundas,
fácil flujovertical de aguay aumento en los espacios (poros) de suelo. El aumento de los
espacios de suelo, también, se correlaciona con una mayor estructura de agregados y un
contenido de materia orgánica más elevado.
Si el penetrómetro no penetra en el suelo fácilmente, existe compactación de las capas
superficiales.
BENEFICIOS DE LA COMPACTACION
 Aumenta la capacidad para soportar cargas
Los vacíos producen debilidad del suelo e incapacidad para soportar cargas pesadas.
Estando apretadas todas las partículas, el suelo puede soportar cargas mayores
debidas a que las partículas mismas que soportan mejor.
 Impide el hundimiento del suelo
Si la estructura se construye en el suelo sin afirmar o afirmado con desigualdad, el
suelo se hunde dando lugar a que la estructura se deforme produciendo grietas o un
derrumbe total.
 Reduce el escurrimiento del agua
Un suelocompactadoreduce lapenetraciónde agua. El agua fluye y el drenaje puede
entonces regularse.
 Reduce el esponjamiento y la contracción del suelo
Si hay vacíos, el agua puede penetrar en el suelo y llenar estos vacíos.
El resultado sería el esponjamiento del suelo durante la estación de lluvias y la
contracción del mismo durante la estación seca.

METODOS PARA COMPACTAR EL SUELO
Método por Vibración
La compactación por vibración es la más utilizada en la actualidad para la mayoría de las
aplicaciones. Se basa en utilizar una masa excéntrica que gira dentro de un rodillo liso,
dicha masa produce una fuerza centrífuga que se suma o se resta al peso de la máquina,
para produciruna presiónsobre el sueloque dependede variosfactores como el peso de
loscontrapesos, distancia al centro de rotación y al centro de gravedad y la velocidad de
rotación.
Para conocercomo funcionan los compactadores de vibración, tenemos que conocer los
valores de la fuerza centrífuga, amplitud y frecuencia.
Método Estático
Consiste en aplicar un peso sobre la superficie del suelo, esto produce la ruptura de las
fuerzasque enlazanlas partículas entre si y su acomodo en nuevos enlaces más estables
dentrodel material. Este procedimiento es el que se aplica cuando se utilizan máquinas
sin vibración del tipo de rodillos lisos, pisones, patas de cabra, etc.
El efectoque produce unpesoaplicadosobre el material se traduce en una presión sobre
su superficie que se transmite hacia el interior y se distribuye en forma de bulbo cuyo
valor disminuye de forma exponencial con la profundidad. Debido a esto solamente se
aplica la compactación estática en capas de poca profundidad, como sellado de capas o
cuando es posible romper la compactación ya conseguida si se aplican cargas mayores.
Como es lógico hay dos factores en juego, como son: El peso de la máquina y el área de
aplicación.
En el caso de rodillosestáticoshaycuatrofactoresque influyenenlacompactación: Carga
por eje, anchura del rulo, diámetro del rulo y velocidad de desplazamiento.
La fuerza lineal indica la capacidad de compactación del rulo estático (rodillo liso), y
constituye la fuerza vertical situada directamente por debajo y a lo ancho del rulo o
ruedasque crea losesfuerzoscortantesde lacompactación.Paracalcularlabastadividirel
peso del rulo por eje entre la anchura del mismo.
En el caso de compactadores de neumáticos el factor fundamental es el peso por rueda,
como lahuellaque losmismosproducensobre el suelodependede la presión de inflado,
normalmente el operador desde la cabina puede varias esta presión, con lo que esta
presión puede influir en la compactación. También se puede variar en estos el peso
puestoque vienenpreparadospara ser lastrados, con lo que aumenta el peso por rueda.
Método por impacto
TambiénllamadaCompactacióndinámica.Utilizaunafuerzade impactorepetido sobre la
superficie acompactar.Depende del pesoque se utiliceylaaltura desde la que se le deja
caer. Pueden ser de baja energía como los producidos por los compactadores de mano,
ranas, etc hasta los 600 golpes por minuto o de alta energía entre 1.400 y 3.500 golpes
por minuto como los utilizados en los rodillos vibratorios.

OBJETIVOS DE LA COMPACTACION
Las obras hechas con tierra, ya sea un relleno para una carretera, un terraplén para una
presa,un soporte de unaedificaciónolasubrasante de unpavimento, debe llenar ciertos
requisitos:
 Debe tenersuficiente resistenciaparasoportarcon seguridadsu propio peso y el de la
estructura o las cargas de las ruedas.
 No debe asentarse o deformarse tanto, por efecto de la carga, que se dañe el suelo o
la estructura que soporta.
 No debe ni retraerse ni expandirse excesivamente.
 Debe conservar siempre su resistencia e incompresibilidad.
 Debe tenerlapermeabilidadapropiadaolascaracterísticas de drenaje parasu función.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA COMPACTACION
La compactación permite el mejoramiento de las siguientes propiedades:
 Aumenta la capacidad de soporte del suelo.
 Reduce lapermeabilidaddel suelo,elescurrimiento y la penetración del agua. El agua
fluye y el drenaje puede regularse.
 Reduce los asentamientos del terreno.
 Reduce el esponjamiento y la contracción del suelo, ya que si hay vacíos, el agua
penetra y habrá un esponjamiento en invierno y contracción en verano.
 Impide los daños de las heladas, puesto que el agua se expande y aumenta de
volumen al congelarse, haciendo que pavimentos se hinchen y losas y estructuras se
agrieten.
Desventajas:
 Aumenta el hinchamiento
 Aumenta el potencial de expansión por heladas.

II.II. DENSIDAD IN SITU
El ensayode densidad IN SITUpor el métododel CONODE ARENA permite obtenerla
densidad de terreno al cual sea aplicado el mismo, y así verificar los resultados
obtenidos en trabajos de compactación de suelos, y compararlos con las
especificaciones técnicas en cuanto a la humedad, la densidad y el grado de
compactacióndel sueloevaluado, y así poder determinar la calidad del suelo donde
se vayan o se están ejecutando proyectos de ingeniería.
Entre losmétodosutilizadosparadeterminarlaDensidaddel Terrenose encuentrael
Método del Densímetro Nuclear, Método del Cono de Arena, este último que es el
descritoenel siguiente informe, es aplicable en suelos cuyos tamaños de partículas
sean menores a 1 ½” (38mm); y se basa en la relación hecha entre el Peso del Suelo
Húmedo(sacadode una pequeñaperforaciónhechasobre lasuperficie del terreno y
generalmente del espesorde lacapa compactada) con el volumen del dicho agujero.
Para luego proceder a calcular el peso unitario seco.
En este informe se detallarálosfundamentos básicos para la realización del ensayo,
así como el procedimientode ejecuciónylatomade datos que serán indispensables
para calcular el contenidode humedad, densidad de la arena y calibración del cono.
En consecuencia también se determinara el grado de compactación de la capa del
suelo(eneste casosuelode SUBRASANTE),paraanalizar la calidad del suelo de obra
REFERENCIA NORMATIVA
Las siguientesreferenciascontienendisposiciones requisitos de la presente Norma:
 NTP 339.143 (Método de ensayo estándar para la densidad y peso unitario del
suelo in situ mediante el método del cono de arena)
 MTC E 117 (Densidad en el sitio - Método del Cono)
 ASTM D 1556 (Standard Test Method for Density and Unit Weight of Soil in Place
by the Sand-Cone Method)
 ASSHTO T 191 (Density In-Place By The Sand Cone Method)

GRADO DE COMPACTACION
La calidad durante un proceso de compactación en campo se mide a partir de un
parámetro conocido como grado de compactación, el cual representa un cierto
porcentaje.Suevaluacióninvolucraladeterminación previa del peso específico y de
la humedad óptima correspondiente a la capa de material ya compactado. Este
método de conocer el grado de compactación es un método destructivo ya que se
basa endeterminarel pesoespecíficosecode campoa partir del material extraídode
un hoyo, el cual se realiza sobre la capa de material ya compactada.
El grado compactación de un suelo o de un relleno se mide cuantitativamente
mediante la densidad seca.
La densidadsecaque se obtienemediante un proceso de compactación depende de
la energíautilizadadurante lacompactación, denominada energía de compactación,
también depende del contenido de humedad durante la realización de la misma.
El ensayode densidadsecapermite obtenerladensidad de terreno y así verificar los
resultados obtenidos en el proceso de compactación de suelos, en las que existen
especificaciones y una correlación en cuanto a la humedad y la densidad del suelo.
Para obtener estas densidades existen los siguientes métodos en terreno:
 Cono de arena
 Balón de caucho o balón de Hule
 Densímetro nuclear
Tanto el método del cono de arena como el del balón de caucho, son aplicables en
suelos cuyos tamaños de partículas sean menor es a 38mm. Y utilizan los mismos
principios.

MÉTODO DEL CONO DE ARENA
Este método se aplica en general a partir de la superficie del material compactado
hasta una profundidadaproximadade 15cm.Y cuyodiámetrodel hoyo de extracción
de sueloesaproximadamente 4pulgadasyrelativo a la abertura de la placa base del
cono metálicode ensayo;este métodose centraenladeterminacióndel volumen de
una pequeña excavación de forma cilíndrica de donde se ha retirado todo el suelo
compactado(sinpérdidasde material) ya que el peso del material retirado dividido
por el volumen del hueco cilíndrico nos permite determinar la densidad húmeda.
Determinándose lahumedadde esa muestra nos permite obtener la densidad seca.
Se utiliza una arena uniforme estandarizada (arena compuesta por partículas
cuarzosas, sanas, no cementadas, de granulometría redondeada y comprendida
entre las mallas Nº 10 ASTM (2,0 mm.) y Nº 35 ASTM (0,5 mm.)) y de granos
redondeados para llenar el hueco excavado en terreno .
El espesor del hoyo va a depender del tamaño máximo de las partículas contenidas
en el suelo, las cuales se muestran en la siguiente tabla
Previamente en el laboratorio, se ha determinado para esta arena la densidad que
ella tiene para las mismas condiciones de caída que este material va a tener en
terreno.
Para ello se utiliza un cono metálico.

El método del cono de arena utiliza una arena uniforme normalizada y de granos
redondeados (arena OTAWA con Cu<2) para llenar el hueco excavado en terreno.
Este método de ensayo no es adecuado para:
 Suelos orgánicos, saturados o altamente plásticos que podrían deformarse o
comprimirse durante la excavación del hoyo de ensayo.
 Suelos que contengan materiales granulares dispersos que no mantengan los
lados estables en el orificio de ensayo.
 Suelosque contenganunacantidadconsiderable de material grueso mayor de 1
½ pulg.(38 mm) o cuandolosvolúmenesde losorificiosde ensayo son mayores
a 0.1 pie3 (2830 cm3) se aplica el Método de Ensayo ASTM D4914 o ASTM
D5030.
Este ensayo proporciona un medio para comparar las densidades secas en obras en
construcción,conlas obtenidas en el laboratorio. Para ello se tiene que la densidad
seca obtenida en el campo se fija con base a una prueba de laboratorio.
Al comparar los valores de estas densidades, se obtiene un control de la
compactación, conocido como Grado de Compactación, que se define como la
relaciónenporcentaje,entre ladensidad seca obtenida por el equipo en el campo y
la densidad máxima correspondiente a la prueba de laboratorio.
El Grado de Compactación de un suelo se determina de acuerdo a la siguiente
expresión:
Dónde:
𝑮𝒄 =𝐺𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝐶𝑜𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛
𝜸𝑺𝑪 =𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑆𝑒𝑐𝑎 𝑜𝑏𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝐶𝑎𝑚𝑝𝑜
𝜸𝑺𝑳 =𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑆𝑒𝑐𝑎 𝑀á𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑜𝑏𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝐿𝑎𝑏𝑜𝑟𝑎𝑡𝑜𝑟𝑖𝑜
𝑮𝒄=𝜸𝑺𝑪𝜸𝑺𝑳×𝟏𝟎𝟎

METODO DE PRESION DE GAS DE CARBURO DE CALCIO (SPEEDY)
Un método rápido y exacto para determinar los contenidos de humedad en
materiales o productos del suelo, ha constituido durante mucho tiempo una de las
metas de los ingenieros. Los investigadores han dedicado mucho esfuerzo a
desarrollar la gravimétrica, la química, la electricidad, la técnica nuclear, el
penetrómetro, la tensión y la térmica, con métodos aplicados a cada una de estas
cuestiones, para la determinación del contenido de humedad de los terrenos. Un
método químico, utilizando el carburo de calcio como reactivo, está poniendo de
manifiesto su importancia.
El principio comprendido en este método químico para la determinación de la
humedad, es que una cantidad dada de humedad reaccionará con el carburo de
calcio, para producir un volumen específico de gas (acetileno).
Determinación del contenido de humedad por el método de presión de gas de
carburo de calcio:
Un métodorápidoy seguropara determinarel contenidode humedaddelsueloenel
campo, valiéndose para ello de un aparato portátil y sencillo, constituye una
importante necesidad en la construcción de carreteras y obras de construcción civil.
Un dispositivo, comercialmente extendido para este fin, que ofrecer grandes
esperanzas,mide el contenidode humedad indirectamente,calculandolapresióndel
gas generadocuandoel carburo de calcioreaccionacon la humedad,enunapequeña
muestra del terreno.
La reacción es en la forma siguiente:
Basado eneste principiose desarrollóun dispositivoenInglaterra,que encerróen un
recipiente apresiónel gas originadoenestareacción.La presión del gas se lee sobre
un manómetro situado en un extremo del recipiente a presión, para que se lea en
porcentaje la humedad, referido al peso de la muestra en húmedo.
Aparato y procedimiento de prueba:
El medidorde humedadesunrecipiente huecode aluminioque tiene un manómetroen
un extremoyunacaperuza,con una disposiciónde sujeción por abrazadera por el otro,
tiene ensuequipoauxiliar una caja para el transporte, una balanza tarada para pesar la
muestra que se va aprobar, una pequeña paleta de mano para medir el carburo de
calcio.

II.III. RESISITENCIA AL ESFUERZO CORTANTE DE SUELOS
 Sueloscohesivos 𝐶 𝑢 ,c, φ
Partículasmuy pequeñas,predominanlosefectoselectroquímicos
superficiales.
Las partículas tienden a juntarse con interacción agua partícula.
 Suelos friccionantes φ
Son suelosgranularesyrequieren de una fuerza confinante para conservar su
resistencia a la fuerza cortante y tienen un ángulo de reposo pequeño, por lo
cual las excavaciones tendrán que hacerse con un sistema de ademado sobre
las paredes de las excavaciones
Nos determinan la envolvente de falla
𝜏 = 𝑐 + 𝜎 𝑛 𝑡𝑎𝑛𝜑
ENSAYO CORTE DIRECTO
El ensayo de corte directo consiste en hacer deslizar una porción de suelo,
respectoa otra a lo largode un planode fallapredeterminado mediante laacción
de una fuerza de corte horizontal incrementada, mientras se aplica una carga
normal al plano del movimiento.
La figuramuestralosprincipalesdetallesdel aparatode corte directo,enel cual la
muestra de suelo se introduce en un molde dividido horizontalmente en dos
mitades.Se aplicaluegoala muestraunafuerza normal N mediante una placa de
carga, y, luego de fijar la mitad superior del molde, se corta la muestra en un
plano horizontal mediante la aplicación de una fuerza cortante t.
El diseño del molde no permite el control del drenaje de la muestra. Esta no es
una limitante enel casode arenasy gravas,que son materiales de drenaje libre y
por lo general fallan en condiciones completamente drenadas. Sin embargo, en
depósitos de arcilla un elemento de suelo en el campo puede fallar sin ningún
drenaje, con drenaje parcial, o drenaje completo. La falta de control del drenaje
hace obvio que exista una incertidumbre sobre si este valor representa o no la
verdadera resistencia no drenada. Por esta razón, la resistencia al corte no
drenado de un suelo arcilloso a menudo se mide en una cámara Triaxial.

Sinembargo, el ensayode corte directopuede utilizarse paramedir laresistencia
drenadade lossuelos arcillosos si primero se consolida por completo la muestra
bajola carga normal y luegose corta lamuestra a una velocidad suficientemente
lentapara asegurarse de ladisipacióninmediatadel excesode presiónintersticial
que se produce durante el corte.
Al graficar el máximoesfuerzocortante tf enfuncióndel esfuerzonormal efectivo
se obtiene el ángulode fricciónefectivoparaunestadode densidadenparticular.
Para establecer la envolvente de falla se realizan diferentes ensayos con
diferentesvaloresde presiónde confinamiento(esfuerzo normal) y se dibuja una
línea recta desde el origen (ya que s´ = 0 en suelos granulares) pasando por los
respectivos puntos; la pendiente de esta línea se designa con j’.
Los cambios de volumen tienen una influencia fundamental en el valor de la
resistencia al corte de los suelos. Tales efectos se reflejan empíricamente en el
valor j´ en la ecuación de Coulomb. Sin embargo, un tratamiento detallado
requiere unestudio del comportamiento de las partículas del suelo para separar
el componente de laresistenciadebidoalaestructurade partículas,de aquel que
corresponde a la fricción entre partículas.
Algunas veces para obtener el desplazamiento necesario debe invertirse de
manerarepetidaladireccióndel corte,peroellodistorsionael alineamientode las
partículas y no se logra el verdadero valor para el estado mínimo. El problema
puede resolverse utilizando el aparato de corte de corte tipo anular en el cual se
prueba una muestra de suelo de forma anular en un anillo partido
horizontalmente en su plano medio, lo cual permite que la mitad inferior de la
muestra sea cizallada continuamente en una dirección sobre la mitad superior
fija, sin cambio de contacto en el área de contacto entre las dos caras.
Los aspectos del corte que nos interesa cubrir pueden dividirse en cuatro
categorías:
 Resistencia al corte de un suelo no cohesivo (arenas y gravas) que es
prácticamente independiente del tiempo.
 Resistenciaal corte drenado parasuelos cohesivos, en que el desplazamiento
debe ser muy lento para permitir el drenaje durante el ensayo.
 Resistencia al corte residual, drenado, para suelos tales como arcillas en las
que se refieren desplazamientos muy lentos y deformaciones muy grandes.
 Resistencia al corte para suelos muy finos bajo condiciones no drenadas en
que el corte es aplicado en forma rápida.

Los ensayos de corte directo en laboratorio se pueden clasificar en tres tipos
segúnexistadrenaje y/oconsolidaciónde lamuestra,porlo tanto los valores de c
y φ dependen esencialmente de la velocidad del ensayo y de la
permeabilidad del suelo.
 Ensayo no consolidado no drenado (UU).
Es un ensayo rápido, donde el corte se inicia antes de consolidar la muestra
bajo la carga normal (Pv); si el suelo es cohesivo y saturado, se desarrollará
exceso de presión de poros. Generalmente la recta intrínseca en el diagrama
de τ contra σ es horizontal, donde τ=Cu.
 Ensayo consolidado no drenado (CU).
En este ensayo se permite que la muestra drene o se consolide durante la
aplicación de la carga vertical, de modo que en el momento de aplicar el
esfuerzo de corte las presiones intersticiales sean nulas, pero no durante la
aplicacióndel esfuerzocortante. La tensión de corte es rápida para que la
presión de poros no pueda disiparse en el transcurso del ensayo. Estos
ensayosnose usan ensuelospermeablesyesnecesario medir el movimiento
vertical durante laconsolidación(drenaje) para saber cuándo se ha producido
por completo.
 Ensayo consolidado drenado (CD).
La velocidad de corte es lenta, se permite el drenaje de la muestra durante
todo el ensayo siendo las presiones intersticiales nulas durante la aplicación
del esfuerzo cortante
Según la forma en que se aplica el esfuerzo horizontal:
 Ensayos de tensión controlada.
Se aplicael esfuerzohorizontal,se miden lasdeformaciones hasta llegar hasta
la estabilización, luego se aumenta la fuerza horizontal y así sucesivamente,
hasta que llegael momentoenque lasdeformacionesnose estabilizan, lo que
nos indica que hemos sobrepasado la carga de rotura.
 Ensayos de deformación controlada.
La mitadmóvil de lacaja se desplaza a una velocidad determinada; los esfuerzos
horizontales se vanmidiendoconunanillodinamométricoconectadoenserie con
la fuerza horizontal.

ENSAYOS IN SITU INDIRECTOS
Son ensayos que se realizan en el sitio, califican la propiedad del
suelo de una forma indirecta, los más destacado son:
 Ensayo de veleta
 Penetración de cono estática
 Penetración de cono dinámica
 Prueba del presurimetro
 Prueba del dilatometro
 Métodos Geofisicos
PRUEBA DE LA VELETA (INV E-170)
La veletaesuninstrumentode laboratorioutilizadoparadeterminarel parámetro
de resistenciaal corte no drenado (cu) de un suelo, tiene la ventaja de poder ser
aplicadodirectamenteencampolocual evitael transporte una muestra de suelo.
En el caso de suelos compuestos de limo y arcilla en especial los de
alta sensibilidad, el efecto de las alteraciones durante el ensayo pueden ser
bastante considerables en lo que respecta a la confiabilidad de los resultados
medidos en el laboratorio, por lo cual este instrumento proporciona
información bastante aproximada.”
Antes de realizar este ensayo es necesario conocer la naturaleza de los
suelos, puesto que en suelo arenoso no es posible realizar este tipo de ensayo
porque es de rápido drenado, la norma que se aplica para este ensayo es INV E-
170-13.
Se debentenerconocimientode lassiguientesdefinicionesparapoderrealizar en
ensayo correctamente:
 Sensibilidad:Efectodel remoldeosobre laconsistenciade unsuelo cohesivo.
 Ensayo de corte con veleta: un ensayo de corte en el lugar, en el cual una
varilla con paletas delgadas en su extremo es forzada dentro del suelo para
determinar la resistencia a la rotación de la varilla.
 Resistencia al corte en condición no drenada: resistencia al corte de suelos
finos (principalmente de arcillas y limos arcillosos) bajo carga rápida, sin
drenaje de la presión de poros.
 Resistencia al corte del suelo remoldeado en condiciones no drenadas:
resistencia al corte de suelos finos bajo cargar rápida con poco o ningún
drenaje de lapresiónde poros, luego de la falla significativa y del remoldeo
de la estructura inicial del suelo.

II.IV. GRANULOMETRIA POR HIDROMETRO
El método más usado para hacer la determinación indirecta de porcentajes de
partículas que pasan el tamiz No. 200 (0.075 mm), hasta 0.001 mm, es el
HIDRÓMETRO basado en la sedimentación de un material en suspensión en un
líquido,el hidrómetrosirveparaladeterminaciónde la variación de la densidad de la
suspensión con el transcurso del tiempo y medir la altura de caída del gramo de
tamaño más grande correspondiente a la densidad media.
El análisis del hidrómetro se utiliza la relación entre la velocidad de caída entre las
esferas de un fluido, el diámetro de la esfera, el peso específico tanto de la esfera
como del fluido,ylaviscosidaddel fluido,enlaforma expresada por la ley de Stokes.
Al mezclar una cantidad de suelo con agua y un pequeño porcentaje de un agente
dispersante para formar una solución de 1000 ml se obtiene una solución con una
gravedad especifica ligeramente mayor que 1.0 a 4 grados centígrados. El agente
dispersante odefloculantese añade a la solución para neutralizar las cargas sobre las
partículas más pequeñas del suelo, que a menudo tienen carga negativa.
El hidrómetro determina la gravedad específica de la suspensión agua - suelo en el
centro del bulbo. Todas las partículas de mayor tamaño que aquellas que se
encuentran aún en suspensión en la zona mostrada como L (la distancia entre el
centro del bulbo y la superficie del agua), abran caído por debajo de la profundidad
del centrode volumen,yestohace decrecerpermanentemente lagravedadespecifica
de la suspensiónenel centrodel volumendelhidrómetro.Ademásesobvioque como
el hidrómetrotiene unpesoconstante amedidaque disminuye lagravedadespecifica
de la suspensiónaumentaladistanciaL.Es precisorecordartambién,que la gravedad
especificadel aguavariacon la temperatura, estoocasionaunhundimientomayordel
hidrómetro dentro de la suspensión.
Para preparar unarespectiva muestra debemos meter a una batidora la muestra con
una cantidad de agua.
El análisisdel hidrómetro utiliza la relación entre la velocidad de caída de esferas en
un fluido, el diámetro de las esferas, el peso específico tanto de la esfera como del
fluido,ylaviscosidaddel fluido,enlaformaexpresadaporel físico InglesG. G. Stokes.
HIDROMETRO
Un hidrómetro con las escalas A y B, la
escala A debe estar graduada desde –5
hasta +60 gramos de suelos por litro.
Los hidrómetros así equipados serán
identificados como 152 H y habrán de
calibrarse admitiendo que le agua
destilada tiene un peso específico de
1.000 a 20ºC y el sueloensuspensión de
2.65.

CALIBRACION DEL HIDROMETRO
Los hidrómetros están calibrados para hacer la lectura al nivel libre del líquido.
Al formarse el menisco alrededor del vástago, la lectura correcta no puede hacerse,
ya que las suspensiones de suelo son transparentes, por lo que se necesita leer
donde termina el menisco y corregir la lectura sumando la altura del menisco. Esta
corrección se hace sumergiendo el hidrómetro en agua destilada y haciendo dos
lecturas en la escala; una en la parte superior del menisco (para que el menisco se
forme completo, el cuello debe limpiarse con alcohol para eliminar la grasa) y otra
siguiendolasuperficiehorizontal del agua.Ladiferencia de las dos lecturas nos da la
corrección que debe sumarse a las lecturas hechas al estar operando.
El hidrómetro debe ser calibrado para determinar su profundidad efectiva en
términos de lecturas de hidrómetro. Si se dispone de un hidrómetro tipo 151-H ó
152-H la profundidadefectivapuede serobtenida de la tabla No.1. Si el hidrómetro
disponible es de otro tipo, procédase a su calibración de acuerdo a los pasos
siguientes:
 Determínese el volumen del bulbo del hidrómetro. (VB). Este puede ser
determinado utilizando uno de los métodos siguientes:
 Midiendo el volumen de agua desplazada.- Llénese con agua destilada o
desmineralizada un cilindro graduado de 1000 ml de capacidad hasta
aproximadamente 900 ml. Obsérvese y anótese la lectura del nivel del agua. El
agua debe estar aproximadamente a 20 °C. (68 °F). Introdúzcase el hidrómetro y
anótese la nueva lectura. La diferencia entre estas dos lecturas es igual al
volumendel bulbomáslaparte del vástagoque estásumergida. El error debido a
la inclusión del volumen del vástago es tan pequeño que puede ser
despreciado para efectos prácticos.
 Determinación del volumen a partir del peso del hidrómetro.- Pésese el
hidrómetro con una aproximación de 0.01 g. Debido a que el peso específico del
hidrómetro es aproximadamente igual a la unidad, el peso del hidrómetro en
gramos, es equivalente a su volumen en centímetros cúbicos. Este volumen
incluye el volumen del bulbo y del vástago. El error debido a la inclusión del
volumen del vástago es despreciable.
 Determínese el área "A" del cilindro graduado midiendo la distancia que existe
entre dosmarcas de graduación.El área "A"es igual al volumenincluido entre las
dos graduaciones dividido entre la distancia medida.
 Mídase y anótese ladistanciadesde lamarcade calibración inferior en el vástago
del hidrómetro hasta cada una de las marcas de calibración principales.
 Mídase y anótese la distancia desde el cuello del bulbo hasta la marca de
calibracióninferior.Ladistancia"H" correspondientea cada lectura "R", es igual a
la suma de las dos distancias medidas en los pasos 3.4 y 3.5.

 Mídase la distanciadesde el cuello hasta la punta inferior del bulbo. La distancia
h/2 localizael centrodel volumende unbulbo simétrico. Si el bulbo utilizado no
es simétrico, el centro del volumen se puede determinar con suficiente
aproximación proyectando la forma del bulbo sobre una hoja de papel y
localizando el centro de gravedad del área proyectada.
 Determínense las profundidades efectivas "L", correspondientes a cada una
de las marcas de calibraciónprincipales"R".
En la tablasiguiente se muestran los datos registrados y los datos calculados para el
ensayo de hidrómetro. En una se muestra el análisis granulométrico como si todo
fueracompletamentefino,peroenla otra tabla se registra la verdadera distribución
granulométrica para la muestra, es con esta tabla que podemos hacer la gráfica de
distribución granulométrica que se presenta también a continuación.

III. DESARROLLO DEL TRABAJO
III.I. PROCEDIMIENTO
CONO DE ARENA
a. Ubicar terreno paralelo.
b. Retiramos material suelto.
c. Colocamos la placa y hacemos la perforación de 12 a 15 cm de profundidad.
d. Retiramos la muestra suelta.
e. Pesar la muestra.

f. Pesar el equipo.
g. Invertimos el equipo colocado en la placa.
h. Abrimos la llave con el objetivo de llenar el agujero.
i. Pesar el equipo.

METODO DE PRESION DE GAS DE CARBURO DE CALCIO (SPEEDY)
a. Obtener 20 gr de la muestra de suelo.
b. Ponemos horizontalmente el equipo e introducimos los 20 gr de la muestra.
c. Seguidamente 2 medidas de carburo de calcio evitando que se mezcle con la
muestra.
d. Finalmente las esferas.
e. Cerramos el equipo asegurando el tornillo de la parte superior.
f. Realizamos movimientos ondulatorios.
g. Tomamos la lectura del equipo.

CORTE DIRECTO
a. Se ensamblalacajade corte con losmarcos alineadosyse bloquea. Se aplica una
capa de grasa entre los marcos para lograr impermeabilidad durante la
consolidación y reducir la fricción durante el corte.
b. Se introduce lamuestrade ensayocon sumocuidado.Se conectael dispositivode
carga y se ajustael dial para medirtantola deformacióndurante el corte, como el
cambio del espesor de la muestra y luego se determina el espesor inicial. La
costumbre de humedecerlaspiedrasporosasantes de la colocación y aplicación
de la fuerza normal sobre las muestras, dependerá del tipo de problema en
estudio. Para muestras inalteradas obtenidas bajo el nivel freático, deben
humedecerse las piedras.
c. Para suelos expansivos se debe efectuar el humedecimiento después de la
aplicación de la fuerza normal, para evitar expansiones que no son
representativas de las condiciones decampo.
d. Se debe permitir una consolidación inicial de la muestra bajo una fuerza normal
adecuada. Después de aplicar la fuerza normal predeterminada, se llena el
depósitode aguahasta unnivel porencima de la muestra, permitiendoel drenaje
y una nueva consolidación de la misma. El nivel del agua se debe mantener
durante la consolidación y en las fases siguientes de corte de tal manera que la
muestra esté saturada en todo momento.
e. La fuerza normal que se aplique a cada una de las muestras depende de la
informaciónrequerida. Un solo incremento de ella puede ser apropiado para
suelos relativamente firmes.
f. Durante el proceso de la consolidación deben registrarse las lecturas de
deformación normal, en tiempos apropiados, antes de aplicar un nuevo
incremento de la fuerza.
g. Cada incremento de la fuerza normal debe durar hasta que se complete la
consolidación primaria. El incremento final debe completar la fuerza normal
especificada.
h. Se representan gráficamente las lecturas de la deformación normal contra el
tiempo.
i. Corte de la muestra. Luego de terminada la consolidación se deben soltar
los marcos separándolos aproximadamente 0.25 mm (0.01"), para permitir el
corte de la muestra.
j. Se debe aplicar la fuerza de corte lentamente para permitir la disipación
completa del exceso de presión de poros.
k. Se continúa el ensayo hasta que el esfuerzo de corte sea constante, o hasta
que se logre una deformación del 10 % del diámetro o de la longitud original.

PRUEBA DE LA VELETA
a. Se ubica el equipo de avance sobre el lugar del ensayo la prueba se puede
efectuar en un barreno elaborado con anterioridad; presionando desde la
superficie o perforando a través de una tubería de revestimiento para la veleta.
De ser necesario, se pone una tubería de reacción para transmitir fuerzas al
cabezal de torsión o deslizamiento.
b. Cuando se perfore sin revestimiento, se suspende el perforación a una
profundidadtal,que lapuntade la veleta pueda penetrar el suelo inalterado por
una profundidad de, por lo menos 5 veces el diámetro del barreno.
c. Si se una veleta con revestimiento, se avanza al revestimiento hasta una
profundidadnomenosal 5 vecesel diámetrodel revestimiento, por encima de la
profundidad deseada de la punta de la veleta.
d. Se deberá penetrar la veleta desde el fondo del agujero o de su revestimiento,
mediante un empuje simple, hasta la profundidad a la cual se va a efectuar el
ensayo, cuidando que no se apliquen golpes, vibraciones o rotación durante el
empuje, se debe aplicar torque durante el empuje.
e. Una vez el veletaeste penetradaen la muestra se debe realizar un giro no mayor
a 1° / seg, y se toma el tiempo que demora en fallar la muestra en intervalos de
15 seg.
f. Después de determinar el máximo momento de torsión, se rota rápidamente la
veleta un mínimo de 5 a 10 revoluciones. La determinación de la resistencia
remoldeada debe comenzar inmediatamente después de que se complete la
rotación rápida y nunca más de 1 minuto después del proceso de remoldeo.

GRANULOMETRIA POR HIDROMETRO
a. Obtener 50 gr de suelo tamizado por la malla Nº200.
b. Pesar 5 gr del agente defloculante.
c. Medir en la probeta 125 cm³ de agua.

d. Mezclar las medidas adquiridas en la probeta.
e. Vaciamos la mezcla al vaso de la agitadora
f. Licuamos durante 4 min.
g. Terminado el licuado vaciamos a la probeta.

h. Agregar agua hasta los 1000 cm³.
i. Agitamos la probeta por 1 minuto.
j. Introducir el hidrometro.
k. Tomar lecturas.

III.I. ANALISIS
CONO DE ARENA
PESO UND
MUESTRA RETIRADA 3044.7 gr
EQUIPO 8741.2 gr
PESO ESPECIF.DE
ARENA
1.41
ARENA EN EL CONO 1462.8 gr
EQUIPO 4391 gr
CONTENIDO DE HUMEDAD – SPEEDY
CALCULO
PESO DE ARENA EN EL CONO Y HOYO
8741.2 − 4391 = 4350.2 GR
PESO DE ARENA EN EL HOYO
4350.2 − 1462.8 = 2887.4 GR
PESO ESPECIFICO DE LA ARENA 1.41 GR/CM³
VOLUMEN
2887.4
1.41
= 2047.8 CM³
γd =
3044.7
2047.8
= 1.49 GR/CM³
𝐆𝐑𝐀𝐃𝐎 𝐃𝐄 𝐂𝐎𝐌𝐏𝐀𝐂𝐓𝐀𝐂𝐈𝐎𝐍
1.4
1.6
= 0.87 ∗ 100 = 87%
𝐂𝐎𝐍𝐓𝐄𝐍𝐈𝐃𝐎 𝐃𝐄 𝐇𝐔𝐌𝐄𝐃𝐀𝐃 1.0955 ∗ (5.5) + 0.4576 = 6.48%
PESO UND LECTURA DEL SPEEDY 4.9
MUESTRA 20 gr

PENECTROMETRO POR VELETA
𝑁ɣ =
𝑞1 − 𝑞2
6ɣ (𝑅1− 𝑅2)
𝑞1= 5.5∗ 104
𝐾𝑔/𝑚2 𝑞2= 6.5∗ 104
𝐾𝑔/𝑚2
𝑅1= 1 𝑐𝑚 𝑅2= 0.5 𝑐𝑚
𝑁ɣ =
1 ∗ 104
6 ∗ 1800(0.005)
𝐍ɣ = 𝟏𝟖𝟓. 𝟏𝟗
COHESION NO DRENADA
𝐶 𝑢=
𝑇
1𝜋𝐷2
2
(ℎ+
𝐷
3
)
𝐶 =
𝑞2−0.6∗ ɣ∗ 𝑅2∗ 𝑁ɣ
1.3 ∗ 𝑁𝑐
𝐶 =
6.5 ∗ 104 − 0.6 ∗ 1800 ∗ 0.003 ∗ 185.19
1.3 ∗ 236.09
𝐂 = 𝟐𝟎𝟎. 𝟓𝟑 𝐊𝐠/𝐦 𝟐

IV. CONCLUSIONES
IV.I. CONO DE ARENA
 Grado de Compactación 87%.
 La arena (OTTAWA) usada en el desarrollo de este ensayo cumplió con los
requisitosde serlimpia,seca,uniforme,durable yque discurralibremente;con
un Cu=D60/D10<2 y tamaño de partículas menor de 38mm (1 ½”).
 El Suelo Compactado tiene un Contenido de Humedad igual a 6.48%
 Comose observaenlosresultadosestamosfrente aun grado se compactación
de 87% esto quiere decir que aún no está compactado al 95% de dato mínimo
requeridopornormapara asegurarque la sub-rasante esaceptable yde buena
funcionalidad.
IV.II. PENECTROMETRO POR VELETA
 Los ensayosconveletase realizanúnicamente en sueloscohesivos inalterados
y remoldeados.Nodebenrealizarse conningún sueloque permitael drenaje o
que se dilate durante el periodo de ensayo como en las arenas y limos, o en
suelosen los cuales la veleta se encuentre piedras o conchas que puedan dar
erróneos los resultados.
 Este tipo de ensayo no da resultados exactos por lo tanto es necesario
realizarlo a varias muestras y hacer un promedio de ponderación, para tener
un resultado confiable, pero nos pude dar una idea de las propiedades del
material en primera estancia
IV.III. GRANULOMETRIA POR HIDOMETRO
LECTURA DEL HIDROMETRO: 1.017

V. BIBLIOGRAFIA
http://javierlaboratorio.blogspot.pe/2012/10/cono-de-arena.html
http://html.rincondelvago.com/compactacion-del-suelo.html
http://html.rincondelvago.com/compactacion-del-suelo.html
http://icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/03_clases_catedra/clases_catedra_ms2/
ms2/compactacion_suelos.pdf
ASTM D 1556 (Standard Test Method for Density and Unit Weight of Soil in Place
by the Sand-Cone Method).
http://ingenieracivil.com/2007/10/determinacin-de-la-densidad-de-suelo-
en.html.
Densidad de Campo: Ing. Luis chang chang - Laboratorio Geotécnico (CISMID).
http://civilgeeks.com/astm-d-1556-82-en-espanol/.
http://www.lms.uni.edu.pe/Ensayo%20de%20corte%20directo.pdf
http://icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/02_laboratorio/manual_laboratorio/cort
edirecto.pdf
https://mecanicadesuelos1unitec.wordpress.com/ensayo-de-corte-directo/
http://apuntesingenierocivil.blogspot.pe/2011/03/i-ensayo-del-hidrometro-
determinacion.html
http://documents.tips/documents/ensayo-la-veleta-de-campo.html
ftp://ftp.unicauca.edu.co/Facultades/FIC/IngCivil/Geotecnia/profesor_lucio_cruz/
Curso%20Fundaciones/Clases%20actualizadas%20II-
2007/Clase%2004_Fundaciones.pdf

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