UNIVERSIDAD NACIONAL NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil Departamento Académico de Ingeniería Geotécnica
MECÁNICA DE SUELOS
APLICACIONES DEL ANÁLISIS APLICACIONES GRANULOMÉTRICO
APLICACIONES DEL ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO EST ES TABI BILI LIZA ZACI CIÓN ÓN ME MECÁ CÁNI NICA CA PO POR R ME MEZC ZCLA LA..
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ESTABILIZACIÓN MECÁNICA POR MEZCLA Es la combinación de uno o mas suelos, para dar origen a otro que cumpla con las características indicadas en las especificaciones. Las especificaciones están referidas a la granulometría y plasticidad que debe reunir la mezcla y que los suelos individuales no cumplen. La estabilización por mezcla mejora la distribución granulométrica.
MEZCLA DE DOS SUELOS MÉTODO GRÁFICO DEL CUADRADO
Dibujar un cuadrado en cuyos lados se colocan escalas de porcentajes granulométricos
Se ubican los puntos que corresponden a los porcentajes de una malla determinada para cada uno de los suelos. Es decir que se tiene una recta para cada malla.
Sobre estas líneas rectas y con base en las escalas verticales de porcentajes que pasan, se colocan en cada una, los límites de las especificaciones a que se desea se ajuste la mezcla.
Se trazan dos líneas verticales por los puntos mas próximos entre sí, de todos los que corresponden a los límites de especificación de la mezcla
De esta manera se habrá limitado una zona tal que si los porcentajes en que se mezclan los suelos quedan dentro de
MÉTODO DEL CUADRADO
MEZCLA DE DOS SUELOS
MEZCLA DE SUELOS - MÉTODO ANALÍTICO
El porcentaje de la mezcla que pasará por una cierta malla estará dada por:
P = Aa + Bb + Cc +…………………. donde: P
= % que pasa una malla dada para los materiales mezclados A,B,C
A,B,C, = a ,b, c
=
% de material que pasa una malla dada para los suelos 1,2,3, etc. % de los suelos 1, 2, 3 …que van a entrar
en la combinación, tal que :
a + b + c +….. = 1 = 100%
Para 2 suelos:
P = Aa + Bb a+b=1 a = 1-b
Luego: P= A(1-b) + Bb b = P – A B-A
P-A b(B-A)
a = P – B A - B
Límite líquido e índice plástico de la mezcla Sea: A = % que pasa la malla N 40 del suelo 1 B = % que pasa la malla N 40 del suelo 2 °
LL (m) = Aa LL1 + bB LL2 aA + bB
°
a = % del suelo 1 presente en la mezcla b= % del suelo 2 presente en la mezcla
IP (m) = Aa IP1 + bB IP2 aA + bB
MÉTODO ANALÍTICO
EJEMPLO MEZCLA
MÉTODO ANALÍTICO
INFORME N° S04-131 SOLICITANTE PROYECTO UBICACIÓN FECHA
: : : : :
CONSTRUCTORA REHABILITACIÓN DE CALLE ESTE Y OESTE ENAPU S.A. TERMINAL PORTUARIO DEL CALLAO
Malla
Calicata 1
MEZCLA PREVIA DE CALICATA 1 Y CALICATA 3 Proporción : 50% Calicata 1 + 50% Calicata 3
DISEÑO DE MEZCLA DE SUELOS MATERIALES A EMPLEARSE EN LA MEZCLA Muestra
I.
Calicata 3
Afirmado Shangril á
Muestra Especificacio nes Mezcla
Malla
Mezcla C1C3 % acumulado que pasa la malla
% acumulado que pasa la malla
3"
100
2"
94,9
100
1 1/2"
81,2
97,4
1"
68,9
88,8
3/4"
63,0
74,0
1/2"
59,5
60,0
3/8"
57,1
54,5
1/4"
54,2
N°4
100,0
52,7
43,0
N°10
99,2
48,7
32,7
N°20
98,8
46,3
21,8
N°30
97,9
42,7
N°40
96,2
39,9
16,0
100
72-100
50-84
37-70
16-45
3"
100,0
2"
97,5
1 1/2"
90,6
1"
84,5
3/4"
81,5
1/2"
79,8
3/8"
78,6
1/4"
77,1
N°4
76,4
N°10
74,0
N°20
72,6
N°30
70,3
N°40
68,1
N°60
61,2
II.
CORRECIÓN GRANULOMÉTRICA PREVIA DE LOS SUELOS A MEZCLAR PARA MATERIAL < TAMÍZ 1 1/2" - MEZCLA FINAL
Requerimiento de la especificación : 100% del material pasa la malla 1 1/2" . Luego de hacer la respectiva corrección, los materiales a emplear en la mezcla final son los siguientes: Muestra
Mezcla C1-C3
Afirmado Shangrilá
Malla
1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" N°4 N°10 N°20 N°40 N°60 N°100 N°200
Especificacio-nes Mezcla
65% Afirmado Shangrilá 35% mezcla C1-C3
% acumulado que pasa la malla
100 93,2 90,0 88,0 86,7 84,3 81,6 80,1 75,1 67,5 55,1 43,2
100,0 91,2 76,0 61,6 56,0 44,2 33,6 22,4 16,4 14,2 12,2 10,8
100 72-100 50-84 37-70 16-45
9-35 5-25
100 91,9 80,9 70,8 66,7 58,2 50,4 42,6 36,9 32,9 27,2 22,1
Empleando la metodología del cuadrado, se propone la siguiente proporción que cumple las especificaciones técnicas, considerando además el factor económico:
O.K. O.K. O.K. O.K. O.K.
O.K. O.K.
III.
INTERPRETACIÓN 1. En obra deberá mezclarse previamente el material existente, en la proporción 50% calicata 1 y 50% calicata 3. 2. De la mezcla resultante se eliminará la fracción gruesa de tamaño mayor 1 1/2" 3. Del afirmado proveniente de la cantera Shangrilá también se eliminará el material de tamaño mayor de 1 1/2" 4. Se efectuará una mezcla final con los materiales previamente preparados en la proporción de 65% material de cantera y 35% de material existente
IV.
OBSERVACIONES
La mezcla ha sido diseñada con la información de las distribuciones granulométricas de los materiales, proporcionada por el soliictante. Cualquier v ariación en la granulometría de los suelos podría, afectar el resultado final de la mezcla.
E j ec uc ión:
I ng . L .S huan L .
65%
(%) AFIRMADO SHANGRIL
Zo na de mezcla 100
IL R G N A H S O D A M IR F A ) ( %
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
90
90
80
80
3/4"
70
70 3/8"
60
60 N 4
50
50
(%) C1-C3
N 60
40
40
N 20
N 200
30
30
20
20
10
10
0
0 10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Zo na de mezcla
(%) C1-C3 35%
GRÁFICO - MÉTODO DEL CUADRADO
INFORME N° LMS - 017 - 2006 SOLICITANTE
:
PROYECTO
: REHABILITACIÓN DEL CAMINO RURAL SIHUAS (PTE. QUITARACSA) SAN JUAN DE CHULLÍN - HUACHINA, LONGITUD 15 .98 Km. : PROVINCIA DE SIHUAS - DEPARTAMENTO DE ANCASH : 12 DE ABRIL DE 2006
UBICACIÓN FECHA
IV. METODOLOGÍA
MARLYCH E.I.R.L.
El límite líquido y el Índice plástico de la mezcla se obtiene mediante la expresión:
MEZCLA DE SUELOS I.
OBJETIVO ESPECIFICACIONES ADOPTADAS Se está considerando las especificaciones siguientes del MTC para materiales de afirmado:
Límite líquido Índice de plasticidad
: :
35% máximo 4% - 9 % máximo
III. MATERALES A EMPLEARSE EN LA MEZCLA CANTERA N° 1 De río Km. 0+300 Km. 1+000 Progresiva LISIS GRA ULOM TRICO POR TAMIZADO ASTM - D422 (%) Acumulado que pasa Abertura
Malla 3" 2" 11/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 1/4" N°4 N°10 N°20 N°30 N°40 N°50 N°100 N°200
76.200 50.300 38.100 25.400 19.050 12.700 9.525 6.350 4.760 2.000 0.840 0.590 0.426 0.250 0.149 0.074
LÍMITE LÍQUIDO (%)
100.0 90.9 82.1 71.3 60.3 54.8 49.5 46.5 41.4 38.6 37.3 36.5 33.0 28.6 22.5
100.0 93.6 72.0 63.5 52.8 45.3 36.0 30.9 18.4 12.3 11.0 9.5 5.7 3.8 2.4
27.7
N.P.
17.5
N.P.
10.2
N.P
ASTM D4318
LÍMITE PLÁSTICO (%) ASTM D4318
ÍNDICE PLÁSTICO (%) ASTM D4318
CLASIFICACIÓN SUCS
I P (m) =
a A IP1 + bB IP 2 aA + bB
DATOS: Adoptando una proporción de mezcla de 50% de Cantera 1 y 50% de la Cantera de río, tenemos:
Km. 0+500
A
a A LL1 + bB L L2 aA + bB
Donde: a = % de Cantera 1 en la mezcla b = % de Cantera de Río en la mezcla A = % que pasa la malla N° 40 de Cantera 1 B = % que pasa la malla N° 40 de Cantera de Río LL1 = Límite líquido de Cantera 1 LL2 = Límite líquido de Cantera de Río IP1 = Índice plástico de Cantera 1 IP2 = Í ndice plástico de Cantera de Río
Efectuar una mezcla entre los materiales diponibles para disminuir el índice plástico de la Cantera 1
II.
L.L (m) =
a= b =
50% 50%
A = 36.5 B = 9.5
LL1 = 27.7
IP 1 = 10.2
LL2 = 0
IP 2 = 0
V. RESULTADOS: 21.9% 8.1%
L.L (m) = I P (m) =
Estos resultados cumplen las especificaciones adoptadas
VI.
(*)
GRANULOMETRÍA DE LA MEZCLA Proporción : 50% Cantera 1 + 50% Cantera de río
Malla 3" 2" 11/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 1/4" N°4 N°10 N°20
Abertura 76.200 50.300 38.100 25.400 19.050 12.700 9.525 6.350 4.760 2.000 0.840
100.0 92.2 77.1 67.4 56.5 50.0 42.8 38.7 29.9 25.5
DISEÑO DE FILTROS DE AGREGADOS
Los filtros son materiales granulares con menos de 5% de finos. Su granulometría orienta el movimiento del agua
REQUERIMIENTOS DEL FILTRO Granulometría especial de acuerdo al suelo filtrado Debe tener cierta compactación Su manipulación y colocación se debe realizar con cierta humedad. Los espacios comprendidos entre las partículas del filtro deben ser suficientemente grandes para que el agua fluya sin causar presiones importantes y a una velocidad adecuada. Los espacios entre las partículas del filtro deben ser suficientemente pequeños para que los materiales finos del suelo no penetren en el filtro. Evitar obturación del dren y descompactación del suelo. Se debe evitar la erosión interna y tubificación, el suelo a filtrar no debe tener vacíos muy grandes, compactar y sellar las grietas. La curva granulométrica del filtro debe ser aproximadamente paralela a la del suelo. En el diseño se establece un huso granulométrico para el filtro
CRITERIOS GRANULOMÉTRICOS Requerimientos granulométricos del material para filtro
1) Para proteger al suelo de arrastre de las partículas D15(F) D85 (s)
≤ 5
La relación (1) evita la migración de finos hacia el filtro y obturación del dren
2) Para evitar presiones hidrostáticas elevadas en los suelos D15(F) D15 (s)
≥ 5
La relación (2) garantiza la permeabilidad del filtro, facilita el flujo del agua hacia el dren
3) Requerimiento adicional para evitar arrastre de finos D50(F) D50 (s)
≤ 25
La relación (3) evita la segregación del filtro
FILTROS DE AGREGADOS
Vistas correspondientes al sistema de drenaje existente en una zona con nivel freático alto. REFERENCIA: CENTRO VACACIONAL SAN MIGUEL – AYACUCHO (JULIO 2003)
ESTIMACIÓN DE PERMEABILIDAD EN SUELOS GRANULARES
Se basan en la curva granulométrica del suelo, se calcula “K”, en función del D 10 FÓRMULA DE ALLEN HAZEN Para arenas uniformes en estado suelto con 0.1 < D10 <3 mm 2
K = C(D10 )
K = Coeficiente de permeabilidad D10 = Diámetro efectivo C = Constante de Hazen
C
41
aceptable C = 116
CRITERIOS GRANULOMÉTRICOS FÓRMULA DE TERZAGHI PARA SUELOS ARENOSOS 2
K = C 1 D10 ( 0.7 0.03T ) Donde: C 1 = C 0 (
C0
n 0.13 3
1 n
)2
n = porosidad
800 para arenas de grano redondeados 460 para arenas de granos angulosos 400 para arena con limos
