UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil
ASIGNATURA: Mecánica de Suelos I.
TEMA: Análisis Granulométrico.
DOCENTE: Mg. Cs. Ing. Raul Valera Guerra.
INTEGRANTES:
GRUPO:
Alvites Tocas, Pool.
Barboza Fustamante, Heber Alexander.
Coba Teran, Milagros Jaqueline.
Herrera Marin, Jose Luis.
Pesantes Leon, Henrry Carloman.
A1 - “B1” Cajamarca, Abril del 2012.
MECÁNICA DE SUELOS I
Análisis Granulométrico
I. NOMBRE DEL ENSAYO:
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DEL SUELO. II. CÓDIGO DE LA MUESTRA: 0.01-IV-F.I-08 III. OBJETIVOS: Determinar la curva granulométrica de la muestra de suelo. Determinar los tres parámetros del suelo: diámetro efectivo, coeficiente de uniformidad y
coeficiente de curvatura. Determinar el peso específico de sólidos de la muestra de suelo, así como el contenido de humedad. Determinar si el suelo es gradado. Determinar la uniformidad del suelo.
IV. FUNDAMENTO TEÓRICO:
A.- ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO: GRANULOMÉTRICO: A.1.- DEFINICIÓN: Es la determinación del rango del tamaño de partículas presentes en un suelo, expresado como porcentaje del peso(o masa) seco total. Se usan generalmente dos métodos para encontrar la distribución del tamaño de partículas del suelo:
1.- Análisis por cribado, para tamaños de partículas mayores de 0.075 mm de diámetro. Este análisis consiste en sacudir la muestra de suelo a través de un conjunto de mallas que tienen aberturas progresivamente más pequeñas.
2.- Análisis hidrométrico, para tamaños de partículas menores de 0.075 mm de diámetro.
Nosotros utilizaremos sólo el método de análisis por cribado, para lo cual describiremos en qué consiste, en la l a parte del informe: VI.PROCEDIMIENTO VI.PROCEDIMIENTO DE ENSAYO.
A.2.- MEDICIÓN CON MALLAS: Este análisis mecánico es el usado principalmente en suelos gruesos y su principio consiste en ordenar en forma descendente una serie de mallas, este método de medición por mallas es muy utilizado para clasificar suelos gruesos sin embargo puede presentarse problemas para que pasen las partículas por las mallas más finas.
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Análisis Granulométrico
Las mallas utilizadas en la presente práctica de granulometría son los siguientes y cuyos diámetros según las N.T.P son:
Malla o Tamiz Abertura (mm) Nº 4 Nº 16 Nº 30 Nº 40 Nº 60 Nº 80 Nº 100 Nº 200
9.500 6.750 4.750 1.190 0.600 0.425 0.250 0.180 0.150 0.075
A.3.- CURVA DE DISTRIBUCIÓN GRANULOMÉTRICA GRANULOMÉTRICA (O DE TAMAÑO DE GRANO): Los resultados del análisis mecánico se presentan generalmente en gráficas semilogarítmicas como curvas de distribución granulométrica.
ordenadas Las curvas de distribución granulométrica se dibujan con porcentajes como ordenadas y tamaños de diámetros de las partículas p artículas como abscisas. Las ordenadas se refieren al porcentaje, en peso, de las partículas menores que el tamaño correspondiente, cuya escala es la aritmética. Los diámetros de las partículas partículas tendrán entonces una escala escala logarítmica. La representación en escala semilogarítmica resulta preferible a la simple presentación natural, pues en la primera se dispone de mayor amplitud en los tamaños finos y muy finos, que en escala natural resultan muy comprimidos. La forma de la curva da idea inmediata de la distribución granulométrica del suelo; un suelo constituido por partículas de un solo tamaño estará representado por una línea vertical, una curva muy tendida indica gran variedad en tamaños (suelo bien gradado).
A.3.1.- TAMAÑO EFECTIVO, EFECTIVO, COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD UNIFORMIDAD Y COEFICIENTE COEFICIENTE DE CURVATURA: Las curvas granulométricas se usan para comparar diferentes suelos. Además, tres parámetros básicos del suelo se determinan con esas curvas que se usan para clasificar los suelos granulares. Los tres parámetros del suelo son: Diámetro efectivo. Coeficiente de uniformidad. Coeficiente de curvatura.
1.- Diámetro efectivo : Denominado así por Allen Hazen, es el diámetro correspondiente al 10 % de finos en la curva de distribución granulométrica.
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2.- Coeficiente de uniformidad : Con una medida simple de la uniformidad de un suelo Allen Hazen propuso el coeficiente de uniformidad como la relación:
Donde: = Diámetro correspondiente al 60 % de finos en la curva de distribución granulométrica. al 10 % de finos en la curva curva = Diámetro efectivo o diámetro correspondiente al de distribución granulométrica. En realidad la relación es un coeficiente de no uniformidad, pues su valor
numérico decrece cuando la uniformidad aumenta. Los suelos con Cu < 3 se consideran muy uniformes; aun las arenas naturales muy uniformes rara vez se presentan Cu > 2.
3.- Coeficiente de curvatura : Se define el coeficiente de curvatura del suelo con la expresión:
Donde: = Diámetro correspondiente al 30 % de finos en la curva de distribución granulométrica.
B.- PESO ESPECÍFICO DE SÓLIDOS O DENSIDAD ABSOLUTA ABSOLUTA DE SÓLIDOS: B.1.- DEFINICIÓN: Se define como la relación del peso de la muestra seca de suelo (partículas solidas), al peso del volumen igual al de agua destilada considerando un mismo volumen, ambos valores tomados a una temperatura determinada. El peso específico de sólidos de suelo viene expresado por la siguiente fórmula:
Donde: A: Peso de la muestra seca de suelo (por ejemplo ejemplo 100gr). B: Peso de la fiola llena de agua destilada hasta 500 . C: Peso de la fiola con muestra de suelo (100 gr.) y completado con agua destilada hasta 500 . = Peso específico del agua destilada, cuyo valor en el sistema internacional es: , en el sistema inglés: , en el sistema CGS:
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Contenido de humedad o contenido de agua agua del suelo:
Esta dada por la relación entre el peso del agua contenido en el mismo y el peso de la muestra sólida; se puede expresar como un porcentaje:
V. EQUIPO A UTILIZAR: Para la presente práctica de laboratorio hicimos el uso de los siguientes materiales y equipos: Juego de mallas o tamices:
3/8”, 3/8”, 1/4” 1/4”, N°4, N°16, N°30, N°40, N°60, N°80, N °100 y N°200 Una estufa u horno, a una temperatura de 105°C 5°C. Muestra de suelo (aproximadamente 2 Kg). Balanza electrónica con aproximación de 5gr. Probeta. Fiola. Bomba de vacíos. Recipientes vacíos. Agua destilada. Comba.
VI. PROCEDIMIENTO DE ENSAYO:
Análisis por Cribado: Para ello primero pesamos la muestra de suelo en estado natural, seguidamente
secamos la muestra de suelo en la estufa a una temperatura de durante 24 horas aproximadamente, luego, los grumos de la muestra de suelo se somete a un proceso de chancamiento hasta obtener partículas sueltas que puedan ser pasados por las mallas. Seguidamente cernimos la muestra de suelo en forma descendente en función a las aberturas de cada malla utilizada (desde el mayor al menor diámetro) y finalmente obtenemos el peso retenido en cada una de las mallas.
Datos obtenidos en laboratorio:
Para este ensayo tomamos dos muestras del mismo suelo cuyos datos obtenidos son:
Muestra Nº 1: PMH (Peso de muestra húmeda o peso de la muestra de suelo en estado natural); y PMS (Peso de muestra seca o peso de la muestra después de sacada de la estufa). Tara o recipiente vacio. = 0.075 kg.
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Muestra Nº 2: PMH (Peso de muestra húmeda o peso de la muestra de suelo en estado natural); y PMS (Peso de muestra seca o peso de la muestra después de sacada de la estufa). Tara o reciente vacio. = 0.075 kg.
Unimos los dos pesos de muestras secas obteniendo:
….Cantidad con el que realizaremos el Análisis por Cribado, obteniendo los siguientes datos:
Malla o Tamiz Peso retenido(kg) Nº 4 Nº 16 Nº 30 Nº 40 Nº 60 Nº 80 Nº 100 Nº 200 Cazoleta Base
0.015 0.065 0.020 0.770 0.240 0.080 0.125 0.165 0.045 0.075 0.060
Peso Específico de Sólidos o Densidad Absoluta de Sólidos: Primeramente de la muestra seca de suelo obtenida por análisis por cribado tomamos un peso representativo por ejemplo 100gr. obteniendo el dato A. Luego llenamos la fiola con agua destilada hasta 500 y lo pesamos, obteniendo el dato B. Seguidamente vaciamos un poco de agua de la fiola y agregamos los 100 gr. de muestra seca de suelo a 3 dicha fiola y echamos el agua agua destilada hasta completar los 500 cm cm , luego el conjunto es sometida a la bomba de vacíos y finalmente lo pesamos, obteniendo el dato (C).
Datos obtenidos en laboratorio:
Peso de la muestra Peso de la Peso fiola más seca de suelo fiola agua de caño hasta 500 100 gr.
0.178 kg
0.665 kg
Peso fiola más agua destilada más muestra de suelo hasta 500 . 0.725 Kg.
De donde:
A
B
C
100 gr 665 gr 725 gr UNC-Ingeniería Civil.
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CÁLCULOS:
Cálculo de Análisis por Cribado:
Peso de la muestra seca de suelo : 1 660 gr.
Malla o Tamiz Abertura (mm) Peso retenido(gr) % Retenido % Acumulado % que pasa Nº 4 Nº 16 Nº 30 Nº 40 Nº 60 Nº 80 Nº 100 Nº 200 Cazoleta -Base
9.500 6.750 4.750 1.190 0.600 0.425 0.250 0.180 0.150 0.075
15 65 20 770 240 80 125 165 45 75 60
0.904 3.916 1.205 46.386 14.458 4.819 7.530 9.940 2.711 4.518 3.614
0.904 4.819 6.024 52.410 66.867 71.687 79.217 89.157 91.867 96.386 100.000
99.096 95.181 93.976 47.590 33.133 28.313 20.783 10.843 8.133 3.614 0.000
1. Obteniendo el porcentaje de peso retenido: Para la malla: 1 660 gr.−−−−−−−−−−− gr.−−−−−−−−−−− 100 100 % 15 gr. −−−−−−−−−−−−−−− X
Para la malla: 1 660 gr.−−−−−−−−−−− gr.−−−−−−−−−−− 100 100 % 65 gr. −−−−−−−−−−−−−−− X
…Así obtendremos los porcentajes de peso retenido retenido para las demás mallas.
2. Obteniendo el porcentaje acumulado de peso retenido: Para la malla: :
0% + 0.904 % Para la malla: : 0.904 % + 3.915 % = 4.819 % Para la malla: Nº 4 : 4.819 % + 1.205 % = 6.024 % …Así obtendremos los porcentajes acumulados de peso retenido para las demás mallas. mall as. UNC-Ingeniería Civil.
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3. Obteniendo el porcentaje del peso que pasa por cada malla: Para la malla: :
100% - 0.904 % = 99.096 % Para la malla: :
100% - 4.819 % = 95.181 % Para la malla: Nº 4 :
100 % - 6.024 % = 93.976 % …Así obtendremos los porcentajes que pasa para las demás mallas.
4. Curva de distribución granulométrica: La gráfica de esta curva lo obtendremos en un papel semilogarítmico así como en el programa computacional Excel:
CURVA DE DISTRIBUCION GRANULOMETRICA 100
) % ( A S A P E U Q E J A T N E C R O P
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0
0
1
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DIAMETRO (mm)
5. Cálculo del tamaño efectivo, coeficiente de uniformidad y coeficiente de curvatura: Con la gráfica obtenida anteriormente determinaremos los tres parámetros de la muestra de suelo: Diámetro efectivo, Coeficiente de uniformidad y el Coeficiente de curvatura.
5.1.- Diámetro efectivo : UNC-Ingeniería Civil.
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5.2.-Coeficiente de uniformidad :
5.3.-Coeficiente de curvatura :
Cálculo del Peso Específico de Sólidos o Densidad Absoluta de Sólidos: Los datos obtenidos anteriormente son:
A
B
C
100 gr. 665 gr. 725 gr. Reemplazando en la fórmula se tiene:
Peso Específico de Sólidos del suelo será :
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CÁLCULO DEL CONTENIDO DE HUMEDAD O CONTENIDO DE AGUA: Se obtienen de la suma de los pesos las dos muestras de suelo:
VII. CONCLUSIONES: Con el desarrollo de esta práctica pudimos conocer la composición granulométrica de
nuestro suelo por el método de cribado. 0 .172mm. Llegamos a obtener un diámetro efectivo de 0.172mm. coeficiente de uniformidad de 9.448, lo que significa que es un Llegamos a obtener un coeficiente suelo de uniformidad media. Llegamos a obtener un coeficiente de curvatura de 0.8 31, lo que significa que es un suelo gradado. Llegamos a obtener en el análisis por cribado: 6% de grava, según las normas NTP. Llegamos a obtener: 90 % de arena, lo cual se divide en 65 % de arena gruesa y 25% de arena fina aproximadamente. Pasa aproximadamente aproximadamente 4% de finos por la malla Nº 200 que puede ser limo o arcilla. Obtuvimos el contenido de humedad: 6.928 %.
VIII. RECOMENDACIONES: C, siendo lo recomendado C, produciéndose un error en el cálculo del peso específico de sólidos, ya que este valor varía con la temperatura.
hubo una temperatura aproximada de En el laboratorio hubo
l as muestras de suelo, La balanza debe ser calibrada adecuadamente a la hora de pesar las pudiendo ser un error los cálculos por la aproximación de la balanza en 5 gr. Zarandear bien la muestra. Cepillar el tamiz después de zarandear para obtener el porcentaje retenido de
muestra más exacto. las mediciones de peso tanto tanto de tamices y de la muestra. Ser exacto en todas las
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IX. ANEXOS:
(Pesos de las respectivas muestras en la balanza)
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(Total de de muestra utilizada-1.66Kg)
X. BIBLIOGRAFIA: LIBRO CONSULTADO: “MECÁNICA
DE SUELOS ”, Juárez Badillo. Separatas de clase.
EL GRUPO C-28-03-2012
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