informe_geotecnia_4 - U

Universidad de Chile
Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas
Departamento de Ingeniería Civil
INFORME DE LABORATORIO GEOTECNIA
CODIGO DEL CURSO: CI4401
DENSIDAD RELATIVA
Alumnos: Ignacio Farias
Joaquín Mujica
Profesor: Ricardo Moffat
Fecha de Realización: 13 de Mayo 2013
Fecha de Entrega: 03 de Junio
del 2013
Introducción
Resultados
El cálculo de la densidad relativa se realiza aplicando la siguiente formula en
base a los índices de poros:
𝐷𝑅(%) =
𝑒𝑚𝑎𝑥 − 𝑒
∗ 100
𝑒𝑚𝑎𝑥 − 𝑒𝑚𝑖𝑛
O bien en función de las densidades que son los datos a conocer luego del
procesamiento de datos:
1
DR(%) =
1
−γ
γdmin
d
∗ 100
1
1
−
γ
γ
dmin
dmax
El primer valor a calcular es la densidad seca (γd ) que se calcular a partir de los
datos del ensayo del cono de arena (densidad in situ o en sitio).
Datos cono arena
Densidad de la arena
normalizada(γd )
Peso total de arena (P1)
Pero arena no utilizada (P2)
Pero arena en el cono (P3)
Peso suelo natural extraido (Ps)
Volumen hueco
Valor
Unidad
1,52
[g/cm^3]
8000
[g]
4218
[g]
1744
[g]
2832
[g]
1340,789 [cm^3]
El volumen del huevo se calcula como Vhueco =
P1 − (P2 + P3)⁄
γd
Con el volumen del hueco calculado ahora procedemos a calcular la densidad
húmeda que corresponde a la densidad de la muestra de terreno de la forma:
γhum = Ps⁄V
hueco
=
2832
= 2,1121
1340,789
Ahora debemos calcular la humedad de la muestra para luego poder calcular la
densidad seca:
Molde
Nº
1
Cápsula + S.
Hum [g]
245,3
Determinación del Contenido de Humedad
Pesos
Cápsula + S.
Cápsula [g]
Agua [g]
Suelo Seco [g]
Seco [g]
228,48
78,5
16,84
149,98
Humedad
[%]
11,23
Donde la masa del agua es trivialmente la resta entre el peso de la capsula con
suelo húmedo y la con suelo seco y el suelo seco es simplemente restar la masa de la
capsula al valor del peso de la muestra seca en capsula. Para la humedad se usa la
fórmula:
𝜔=
𝐴𝑔𝑢𝑎
∗ 100
𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜
Ya con este dato podemos calcular la densidad seca como
𝛾𝑑 =
2,1121 ∗ 100
𝛾ℎ𝑢𝑚 ∗ 100⁄
1 + 𝜔 = 100 + 11,23 = 1.8988
Todo esto se resume en la siguiente tabla:
Determinación Densidad del Suelo
Peso Suelo Natural Extraído
Ps
2832
[g]
Volumen Hueco
VHUECO 1340,789 [cm3]
Humedad
ω
11,23
[%]
Densidad Húmeda
γt
2,1121 [g/cm3]
Densidad Seca
γd
1,8988
[g/cm3]
Ahora es necesario analizar los datos para las densidades máximas y mínimas
en base a los datos obtenidos en laboratorio:
Densidad Mínima
Volumen del molde
Vmin
1076,4
Peso del Molde
Pm
1398
P1
3050
Peso Suelo + Molde
P2
3126
γdmin1 1,535
Densidad
[cm3]
[g]
[g]
[g]
[g/cm3]
γdmin2
1,605
[g/cm3]
γdmin
1,535
[g/cm3]
Donde las densidades se calculan de la forma 𝛾𝑑𝑚𝑖𝑛 = (𝑃1 𝑜 2 − 𝑃𝑚)/𝑉𝑚𝑖𝑛
Notar que se toma como densidad mínima la menor entre ambos ensayos
Y ahora para la densidad máxima:
Densidad Máxima (Método Japonés)
Volumen del Molde
Vmax
1076,4
Peso del Molde
Pm
1398
P1
3278
P2
3280
Peso Suelo + Molde
P3
3280
Densidad
[cm3]
[g]
[g]
[g]
[g]
γdmax1
1,747
[g/cm3]
γdmax2
1,748
[g/cm3]
γdmax3
1,748
[g/cm3]
γdmax
1,747
[g/cm3]
Donde las densidades se calculan de la forma 𝛾𝑑𝑚𝑎𝑥 = (𝑃1,2 𝑜 3 − 𝑃𝑚)/𝑉𝑚𝑎𝑥
Notar que se toma como densidad máxima a la mayor de entre los 3 ensayos,
en este caso la numero 1.
Con todos estos datos ya podemos calcular la densidad relativa:
1
1
1
1
− 1,8988
𝛾𝑑𝑚𝑖𝑛 − 𝛾𝑑
1,535
𝐷𝑅(%) =
∗ 100 =
∗ 100 = 158,09
1
1
1
1
−
−
𝛾𝑑𝑚𝑖𝑛 𝛾𝑑𝑚𝑎𝑥
1,535 1,747
De inmediato notamos que el valor es erróneo lo cual es debido a que la
densidad del suelo seco en terreno resulto mayor a la densidad máxima calculada.
Ahora procedemos a analizar los datos para el ensayo de peso unitario para un
suelo cohesivo.
Primero se calcula el volumen de la muestra natural:
Peso Unitario con Parafina y
Sifón
Datos de Confección
Densidad de la parafina
Molde 1
Molde 2
D
Valor
0,89
Valor
0,89
Unidad
[g/cm^3]
Peso muestra natural
A
601,2
499,3
[g]
Peso muestra con parafina
B
646,5
531,2
[g]
Peso del agua desplazada
C
385,2
313,1
[g]
Temperatura del agua
26
26
[ºC]
Volumen muestra natural
334,30
277,26
[cm^3]
Donde el volumen de la muestra natural se calcula como:
𝑉𝑚 =
𝐶
𝛾𝑎𝑔𝑢𝑎
−
(𝐵 − 𝐴)
𝐷
En este caso la densidad del agua se considera como 1.
Ahora calculamos la humedad de la muestra de la misma forma que en la
experiencia anterior:
Pesos
Molde Nº
1
2
Cápsula +
S. Hum [g]
673,5
528,4
Cápsula + S.
Seco [g]
587,9
461,7
Cápsula [g]
Agua [g]
Suelo Seco [g]
Humedad
[%]
97,7
77,9
85,6
66,7
490,2
383,8
17,46
17,38
Con todos estos datos calculamos primero la densidad húmeda y con el valor
de la humedad luego se puede obtener la densidad seca:
Muestra
1
2
Conclusiones
Densidad
Humeda
[g/cm3]
1,80
1,80
Seca [g/cm3]
1,53
1,53