INGENIERIA CIVIL

LIMITES DE CONSISTENCIA

LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS

MADELEINE PUMA PACORI

SEMESTRE IV

2016

“La alumna declara haber realizado el presente trabajo de acuerdo a las normas de la Universidad Católica San Pablo”

FIRMA

INDICE

Contenido

LISTA DE FIGURAS........................................................................................................ iv

LISTA DE TABLAS...........................................................................................................v

RESUMEN....................................................................................................................... vi

INTRODUCCION..............................................................................................................1

2. REVISION BIBLIOGRAFICA........................................................................................2

2.1. Generalidades........................................................................................................2

2.2. Definición de plasticidad y límites de consistencia según Atterberg.......................3

2.3. Utilización de los límites de Atterberg.....................................................................4

2.4. Limite líquido..........................................................................................................4

2.5. Limite de plasticidad...............................................................................................5

2.6. Limite de contracción..............................................................................................6

2.7. Índice de plasticidad...............................................................................................7

3. MATERIALES Y METODOS.........................................................................................9

3.1. Material utilizado.....................................................................................................9

3.2. Metodología del ensayo.......................................................................................14

3.2.1 procedimiento del ensayo...............................................................................14

3.2.2 Datos recolectados..........................................................................................17

4. CALCULOS Y RESULTADOS....................................................................................19

4.1. Calculos de límite liquido......................................................................................19

4.2. Cálculos del límite plástico...................................................................................21

4.3. Cálculos del límite de contracción........................................................................22

5. ANALISIS DE LOS RESULTADOS............................................................................25

6. CONCLUSIONES.......................................................................................................26

7. RECOMENDACIONES...............................................................................................27

REFERENCIAS BIBLIOGRAFIA....................................................................................28

LISTA DE FIGURASFigura 2.1. Estados de consistencia................................................................................2

Figura 2.2.cantidad de humedad versus volumen............................................................4

Figura 2.3. Limite líquido..................................................................................................5

Figura 2.4. Carta de casa grande.....................................................................................8

Figura 3.1. Cuchara de Casagrande y ranurador.............................................................9

Figura 3.2. Arcilla..............................................................................................................9

Figura 3.3. Bandeja de porcelana...................................................................................10

Figura 3.4. Gotero de agua.............................................................................................10

Figura 3.5. Capsulas.......................................................................................................10

Figura 3.6. Balanza electrónica......................................................................................11

Figura 3.7. Horno............................................................................................................11

Figura 3.8. Placa de vidrio..............................................................................................12

Figura 3.9. Varilla............................................................................................................12

Figura 3.10. Recipiente de vidrio, mercurio y placa de pines.........................................13

Figura 3.11. Vaselina......................................................................................................13

Figura 3.12 Materiales Complementarios.......................................................................13

Figura 3.13. Muestras de límite de plasticidad y liquido para el horno...........................16

Figura 3.14.limite de contracción....................................................................................16

LISTA DE TABLAS

Tabla 3.1 Datos de limite liquido.....................................................................................17

Tabla 3.2. Datos de límite plástico..................................................................................17

Tabla 3.3. Datos de límite de contracción.......................................................................17

Tabla 3.4. Dimensiones de la pastilla de arcilla secada de limite de contracción...........18

Tabla 4.1. Tabla para hallar el peso del solido...............................................................19

Tabla 4.2.tabla para hallar el peso del agua...................................................................20

Tabla 4.3.tabla para hallar el contenido de humedad de limite liquido...........................20

Tabla 4.4.tabla corregida del contenido de humedad de limite liquido...........................21

Tabla 4.5.tabla para hallar el contenido de humedad de limite de plasticidad................22

Tabla 4.6.tabla corregida del contenido de humedad de limite de plasticidad................22

Tabla 4.7. Tabla para determinar el peso del sólido y del agua.....................................23

Tabla 4.8. Promedio de altura y diámetro.......................................................................23

v

RESUMEN

El presente informe tiene como objetivo aprender a determinar los límites de

consistencia de la arcilla que según Atterberg son límite líquido, plástico y de

contracción. Primero se determinara el límite líquido, con ayuda de la cuchara grande,

.

vi

INTRODUCCIONLa cantidad de agua presente en una masa de suelo le da a este una cierta coherencia

1

2. REVISION BIBLIOGRAFICA

2.1. Compactación

La compactación es la consolidación del suelo por la eliminación de aire, lo que

requiere energía mecánica por lo que produce una densificación del suelo. El objetivo

de la compactación es el mejoramiento de las propiedades geotécnicas del suelo

(resistencia, compresibilidad, esfuerzo deformación de los mismos), de tal manera que

presente un comportamiento mecánico del suelo. El grado de compactación de un suelo

se mide en términos de su peso unitario seco. Cuando se añade agua a la tierra

durante la compactación, esta actúa agente suavizante sobre las partículas del suelo.

Estas se deslizan una sobre la otra y se mueven en una posición densamente

empaquetadas. El peso unitario seco después de la compactación primero aumenta a

medida que se que se incrementa el contenido de humedad.

Figura 2.1. Principio de compactación

Por lo general las técnicas de compactación se aplican a rellenos artificiales, tales como

cortina de presa de tierra, tiques, terraplenes para caminos y ferrocarriles, muelles,

pavimentos, etc. Algunas veces se hace necesario compactar el terreno natural, como

en caso de cimientos sobre arena suelta.

Las ventajas que representa una compactación adecuada son

2

Aumenta la capacidad para soportar cargas : Los vacios producen debilidad del

suelo e incapacidad para soportar cargas pesadas. Estando apretadas todas las

partículas, el suelo puede soportar cargas mayores debido a que las partículas

mismas que soportan son mejor.

Impide el hundimiento del suelo : Si la estructura se construye en el suelo sin

afrimado con desigualdad, el suelo se hunde dando lugar a que la estructura se

deforme(asentamientos diferenciales). Donde el hundimiento es más profundo en

un lado o en una esquina, por lo que se producen grietas o un derrumbe total.

Reduce el escurrimiento del agua : un suelo compactado reduce la penetración

de agua. El agua fluye y el drenaje puede entonces regularse

Reduce el esponjamiento y la contracción del suelo : Si hay vacios, el agua puede

penetrara el suelo y llenar estos vacios. El resultado sería el esponjamiento del

suelo durante la estación de lluvias y la contracción del mismo durante la

estación seca.

Impide los daños de las heladas : El agua se expande y aumenta el volumen al

congelarse. Esta acción a menudo causa que el pavimento se hinche, y a la vez,

las paredes y losas del piso se agrieten. La compactación reduce estas

cavidades de agua en el suelo.

2.2. Factores que influyen en la compactación

Tiene influencia la granulometría del suelo, forma de sus partículas, contenido de finos,

cantidad y tipo de minerales arcillosos, gravedad especifica, entre otros. De acuerdo a

la naturaleza del suelo se aplicaran técnicas adecuadas en el proceso de

compactación. El en laboratorio, un suelo grueso alcanzara densidades secas altas

para contenidos óptimos de humedad bajos, en cambio los suelos finos presentan

valores bajos de densidades secas máximas y altos contenidos óptimos de humedad

3

Figura 2.2.Curvas típicas de compactación

2.3. Métodos para determinar la humedad óptima y densidad máxima

En la actualidad se conocen varios métodos para determinar la humedad óptima y la

densidad máxima de un suelo. La mayor parte de estos métodos son dinámicos y

algunos estáticos. Los llamados métodos Americana que representa a los

departamentos de carreteras de los 50 estados de la unión más conocida (American

Association of State Highway Officials )

METODO AASHO STANDARD T-99

Este método corresponde al conocido anteriormente como el método estándar o

proctor. La diferencia básica con el método proctor está en el empleo de los cilindros o

moldes para los ensayos en compactación uno de 4 pulgadas de diámetro interior y el

otro de 6 pulgadas de diámetro interior Para la compactación se emplea una martillo o o

piston de 5,5 libras o (2,5 kg) de peso. El material a emplearse se coloca en capas de

aproximadamente igual espesor y cada capa se compacta haciendo con el martillo

4

desde una altura de 12 pulgadas. Si se utiliza el molde pequeño de 4 pulgadas el

material se compactara haciendo caer el martillo 25 veces sobre cada capa. En cambio

si se usa el de 6 pulgadas se hará caer el martillo 56 veces sobre cada capa. La

compactación debe hacerse en forma uniforme haciendo caer libremente el martillo y

distribuyendo los golpes sobre todo el área.

Una vez compactado el material, se quita el collar del molde, se alisa la superficie y se

pesa el cilindro junto con la base y la muestra. Finalmente se extrae del molde el

cilindro de tierra se lo rompe y se toma una pequeña cantidad de muestra de la parte

central para determinar el contenido de humedad del material compacto.

Es de advertir que no siempre los moldes tiene un volumen exacto: de ahí que se

recomienda calibrarlos antes de usarlos.

METODO AASHO STANDARD T – 180

Este método corresponde con algunas modificaciones, al conocido anteriormente como

estándar modificado o proctor modificado. Los moldes que se emplean son los mismos

que los indicados para el método anterior el pequeño es de 4 pulgadas y el grande de 6

pulgadas de diámetro. La diferencia fundamentalmente entre este método y el anterior

esta en el peso del martillo y la altura de caída. El martillo empleado en este método es

el de 10 libras (4,5kg) y altura de caída de 18 pulgadas. En lugar de colocar el material

en tres capas se coloca en 5 capas aproximadamente de igual espesor. Si se utiliza el

cilindro de 4 pulgadas se compactara cada capa haciendo caer el martillos 25 veces y

si se usa el molde 6 pulgadas se hara caer 56 veces sobre cada capa. Y realizar el

mismo lo mismo que el método anterior para determinar su contenido de humedad. La

densidad obtenida mediante el método AASHO T-180 es mayor que la obtenida

mediante el método AASHO T -99.

5

Tala 2.1. Especificaciones de los métodos

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

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

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

6

}

2.5. Limite de plasticidad

2.6. Limite de contracción

2.7. Índice de plasticidad

Figura 2.4. Carta de casa grande

7

3. MATERIALES Y METODOS

8

3.2.2 Datos recolectados

Proctor

Altura =H (cm) Diámetro=D (cm) W proctor

11,65 15,115

6043,7 gramos11,685 15,21

11,66 15,21

H =11,665 D=15,178

V= π ×D2

4×H= 2110,589

gcm3

Wmartillo 2498 gramos

Altura de caida 12 pulgadas=30,48 cm

Datos para el proctor stantar

Tabla 3.1 Datos de limite liquido

Datos para la humedad

Punto W proctor+mh(g) Capsula W cap (g) W cap+sh(g) W cap+ss(g)

1 10009,3 A1 27,99 89,07 86,69

A2 27,98 97,82 95,00

2 10001,1 A3 28,55 94,63 90,98

A4 28,03 81,47 78,33

3 10118,6 A5 28,43 92,79 88,14

A6 28,03 87,84 83,78

9

4 10194,5 A7 28,09 84,13 79,10

B3 28,20 71,73 67,89

5 10332,9 B4 28,17 91,07 85,47

B5 28,09 80,28 75,55

Datos para el proctor modificado

Tabla 3.2. Datos

Datos para la humedad

Punto W proctor +mh(g) Capsula W cap (g) W cap+sh(g) W cap+ss(g)

1 10061,0 A1 28,01 86,48 84,30

A2 28,00 78,01 76,27

2 10158,2 A3 28,57 77,89 75,45

A4 28,05 85,23 82,61

3 10297,3 C1 28,12 78,54 74,90

C2 27,95 78,03 74,78

4 10488,3 D3 28,19

B2 28,28

5 C1 28,12

C2 27,96

10

4. CALCULOS Y RESULTADOS

4.1. Calculos de límite liquido

Para determinar el peso del solido se aplica la siguiente fórmula:

W s=W cap+ss−W cap

4.2. Cálculos del límite plástico

Para determinar el peso del sólido, peso del agua y el contenido de humedad se

utilizan las mismas formulas del límite liquido.

W s=W cap+ss−W cap

W w=(W cap+sh )−(W cap+ss)

%ω=Ww

W sx 100 %

Tabla 4.5.tabla para hallar el contenido de humedad de limite de plasticidad

PUNTOS CODIGO W cap(gr) W w(gr) W s(gr) %ω

1 A-1 8.68 0.52 1.36 38.24

2 A-2 8.71 0.29 1.50 19.33

3 A-3 8.75 0.43 2.12 20.28

4 B-3 8.72 0.38 2.16 17.60

5 C-3 8.71 0.26 .34 19.40

El contenido de humedad promedio es (22.97±8,59) %

Se descarta 38,24 %

Se hace de nuevo la corrección sin este datos (19.15 ±1,12) %

Se descarta 17,6%

Se hace de nuevo la corrección sin este dato (19.67 ±0,53) %

Se descarta 20,28%

11

Se hace de nuevo la corrección sin este dato (19.38 ±0,05) %

Quedando solo dos valores 19,33 % y 19,4%

Tabla 4.6.tabla corregida del contenido de humedad de limite de plasticidad

PUNTOS CODIGO W cap(gr) W w(gr) W s(gr) %ω

2 A-2 8.71 0.29 1.50 19.33

5 C-3 8.71 0.26 1.34 19.40

EL nuevo promedio del contenido de humedad es 19.38%

LP= 19.38%

4.3. Cálculos del límite de contracción

Para determinar el límite de contracción se utiliza la formula siguiente:

LC=[WW

W S−( vo−v f

W S ). ρW ] x 100 %

Para determinar el peso del agua y del solido se utiliza las formula siguientes

W s=W cap+ss−W cap

W w=(W cap+sh )−(W cap+ss)

W sh=W cap+sh−W cap

Tabla 4.7. Tabla para determinar el peso del sólido y del agua

CÓDIGO W cap (gr ) W cap+sh(gr ) W cap+ss (gr ) W w(gr) W s(gr)

C-1 21.28 54.62 45.75 8.87 24.47

Con los datos siguientes hallaremos el volumen final de la pastilla V} rsub {P final } ¿:

Tabla 4.8. Promedio de altura y diámetro

ALTURA (cm) DIAMETRO (cm)

h1=¿1.095 D1=¿3.790

12

h2=¿1.130 D2=¿3.835

h3=¿1.135

Promedio de altura¿h =1,12 Promedio de diámetro= D =3.813

V Pfinal=π . D2

4x h

V Pfinal=π .3.8132

4x1.12=12.79 cm3

Para hallar el volumen inicial de la pastilla se utiliza la densidad del mercurio

Tabla 4.11 Cálculos de límite de contracción

CÓDIGO W c ap(gr) W cap+Hg(gr) W Hggr)

C-1 21.28 268.91 247.63

ρHg=mo

vo

Por lo que:

13.5=247.63vo

vo=18.34

Reemplazando todos los datos en la fórmula de límite de contracción se obtiene

LC=[WW

W S−( vo−v f

W S ). ρW ] x 100 %

LC=[ 8.8724.47

−( 18.34−12.7924.47 ) .1] x100 %

LC=¿9,48%

13

Obtenido todos los límites de consistencia se procede a calcular el índice plástico, que

se calcula por:

IP= LL-LP

IP= 31.72 - 19.38

IP= 12,34 %

Teniendo el limite liquido y plástico se procede en la grafica de casa grande a ubicar

este punto que lo llamaremos punto de muestra.

14

5. ANALISIS DE LOS RESULTADOS

De la grafica de casa grande ubicando el punto de muestra se tiene finalmente que la

muestra pertenece a una arcilla de baja compresibilidad o plasticidad CL

Como podemos observar la figura 4.1 los puntos son muy dispersos por lo que se

procedió a descartar el punto más alejado, una de las razones por lo que salió así fue

porque pesamos muchos días después el peso seco de las muestras , con lo que se

descarto esto aun los puntos están un poco alejados pero es aceptable

Para el límite de plasticidad se hizo corrección tras corrección ya que los valores no

estaban en el rango permitido, pero finalmente quedaron solo dos datos, en realidad no

deberían de descartarse tantos datos pero en esta oportunidad se aceptará

Para el límite de contracción se uso la densidad del mercurio para hallar el volumen

final y esta remplazar a la fórmula del límite de contracción ya que era el único dato que

faltaba , teniendo en cuenta que esto no se debe de hacer pero por cuestiones de falta

de mercurio se hizo esto .

Como en teoría se dijo, efectivamente el límite de contracción es menor al límite plástico

y el límite plástico es menor a límite líquido

LC<LP<LL

9,48 < 19,38 < 31,72

15

6. CONCLUSIONES

Se llego a la conclusión que en el procedimiento del límite líquido al aumentar

más agua los números de golpes disminuyen.

Se

16

7. RECOMENDACIONES

Es recomendable que al momento de subir el martillo se escuche el choque

hasta el final, para estar seguros que la caída de carga no varíe en cada golpe

Es recomendable que cada capa sea lo más posible del mismo grosor

Es recomendable colocar el proctor con despacio a la balanza ya que puede

ocasionar descalibrarla u otros daños

Es recomendable que al momento de agregarle agua a la muestra se haga de a

poquito para que se pueda homogenizar de manera uniforme

Es recomendable usar zapatos de seguridad obligatoriamente ya que en

cualquier momento el martillo te puede caer al pie y para evitar este daño es de

suma importancia los zapatos

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REFERENCIAS BIBLIOGRAFIA

BOWLES JOSEPH, Manual de laboratorio de suelos en ingeniería civil, Mc graw-hill

latino americana editores, Colombia, 1980, 35p

BRAJA M.DAS, Fundamentos de ingeniería geotécnica, Cuarta edición, México,

2014,33p

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA, Luisa shuan. Taller básico de mecánica de suelos, 2006 disponible en: http://www.lms.uni.edu.pe/EXPOSICIONES/Limite

%20liquido%20%20y%20plastico_ppt.pdf .Acceso en abril 2016

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