UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Civil Departament Acad!mic de Ingeniería Get!cnica
"E#A$ GRANULO#E"RÍA %OR "A#I&ADO ' SEDI#EN"ACI(N Cur)$ Mecánica de Suelos I
EC 511-H
Integrante)$
C*dig
BOZA HUAMAN, Carlos Enrique
21!"!C
CUE#AS CO CON$%E%AS, &i &ie'o %u(en
21!225H
HUAMAN MA$$A, )ose Manuel
21!"*+
UC%A CCOICCOSI Ma. #alerio
21!15)
Dcente$
In' En'el(er/ Carrera Conc0a
Lima + %er, -./0 + I
ÍNDICE
/1 IN"RODUCCI(N
%2g1 3
-1 O45E"IVOS
%2g1 3
31 FUNDA#EN"O "E(RICO
%2g1 6
61 %ROCEDI#IEN"O DE ENSA'OS
%2g1 0
GRANULO#E"RÍA %OR "A#I&ADO
%2g1 0
GRANULO#E"RÍA %OR SEDI#EN"ACION
%2g1 /-
71 FAC"ORES DE ERROR
%2g1 /7
81 CUES"IONARIO
%2g1 /8
Pág. 2
SEGUNDO INFOR#E DE LA4ORA"ORIO DE #ECANICA DE SUELOS I GRANULO#E"RIA %OR "A#I&ADO ' SEDI#EN"ACION /1 IN"RODUCCI(N &uran/e la laniicaci3n, dise4o cons/rucci3n de ci6ien/o, 6uros de con/enci3n es/ruc/uras de re/enci3n de /ierra, a los in'enieros les resul/a 7/il conocer las roiedades del de3si/o de suelo so(re el que se 8a a cons/ruir la es/ruc/ura roues/a, a que cada de3si/o resen/a carac/er9s/icas 'eo 6ecánicas 7nicas :a 6aor ar/e de los suelos que cu(ren la suericie de la /ierra es/án or6ados or la erosi3n de las rocas En es/e la(ora/orio se reali;aron los ensaos de 'ranulo6e/r9a or /a6i;ado or 0idr36e/ros, ensaos que son 6u i6or/an/es ara conocer las roiedades 9sicas de los suelos :a inalidad de es/e la(ora/orio es o(/ener la dis/ri(uci3n or /a6a4o de las ar/9culas resen/es en una 6ues/ra de suelo As9 es osi(le /a6(i
-1 O45E"IVOS
+ranulo6e/r9a or /a6i;ado
&e/er6inar cuan/i/a/i8a6en/e la dis/ri(uci3n de /a6a4os de ar/9culas de suelo 0as/a la 6alla N>2
+ranulo6e/r9a or 0idr36e/ro
&e/er6inar el orcen/a=e de ar/9culas de suelos disersados, que er6anecen en susensi3n en un de/er6inado /ie6o, de/er6inaci3n que de(e reali;arse a la racci3n del suelo que ase el /a6i; N> 2
Pág. 3
31 FUNDA#EN"O "E(RICO An2li)i) mec2nic del )uel El análisis 6ecánico del suelo es la de/er6inaci3n de la 'a6a de /a6a4os de ar/9culas en un suelo, e.resados co6o un orcen/a=e del eso seco /o/al ?o 6asa@ +eneral6en/e se u/ili;an dos 6
An2li)i) granulm!tric pr tami9ad$ El análisis consis/e en a'i/ar la 6ues/ra de suelo a /ra8
ABERTURA (mm) 76.200
2''
50.300
1 1/2 ''
38.100
1''
25.400
3/4''
19.050
1/2''
12.700
3/8''
9.525
1/4''
6.350
N° 4
4.760
N° 10
2.000
N° 20
0.840
N° 30
0.590
N° 40
0.426
N° 60
0.250
N° 100
0.149
N° 200
0.074
Tamices y aberturas para el análisis granulométrico
El /a6i; 6ás eque4o que se de(e u/ili;ar ara es/e /io de rue(a es el /a6i; N> 2 &esu
∑ M −( M + M + … + M )∗100 ∑ M 1
2
i
&onde
∑ M
:a 6asa /o/al
M i Masa de suelo en un /a6i; Pág. 4
Una 8e; que se calcula el or cien/o 6ás ino ara cada /a6i;, los cálculos se reresen/an en el ael de 'ráico se6ilo'ari/6ico con el or cien/o 6ás ino co6o la ordenada ?escala ari/6
%ar2metr) de la curva granulm!trica :a cur8a de dis/ri(uci3n de /a6a4o de ar/9cula uede ser u/ili;ada ara co6arar dieren/es s3lidos A ar/ir de es/as cur8as ueden de/er6inarse /a6(i
El diá6e/ro de la cur8a de dis/ri(uci3n de /a6a4o de ar/9cula corresondien/e al 1 6ás ino se deine co6o /a6a4o eec/i8o o D 10 Coeicien/e de unior6idad ? C u @
C u
D 60 =
D 10
&onde D60 &iá6e/ro corresondien/e al ! 6ás ino en la cur8a de dis/ri(uci3n de /a6a4o de ar/9cula
Coeicien/e de 'radaci3n? C c @ D30
2
C c = D 10∗ D 60
&onde D 30 &iá6e/ro corresondien/e al * 6ás ino
An2li)i) granulm!tric pr :idr*metr$ El análisis or 0idr36e/ro se (asa en el rinciio de la sedi6en/aci3n de los 'ranos del suelo en a'ua Cuando una 6ues/ra de suelo se disersa en a'ua, las ar/9culas se deosi/an a dieren/es 8elocidades, en unci3n de su or6a, /a6a4o eso or si6licidad, se suone que /odas las ar/9culas de suelo son eseras que la 8elocidad de las ar/9culas del suelo uede ser e.resada or la :e de S/oDes, se'7n la cual ρ s− ρ w 2 v= D 18 η
&onde v #elocidad
ρs &ensidad de las ar/9culas del suelo Pág. 5
ρw &ensidad del a'ua η #iscosidad del luido D &iá6e/ro de las ar/9culas de suelo
&ese=ando & de la ecuaci3n an/erior D =
√
18 ηv
ρs− ρw
=
√
18 η
ρ s− ρw
√
L t
L v= ?&is/ancia so(re /ie6o@ t
&onde
ero se sa(e que ρs =G e ρw
En consecuencia se /iene D=
√(
18 η
GS −1 ) ρ w
√
L t
Si las unidades de η son ?'s@c62, ρw es/á en 'c6*, : en c6, / en 6in & en 66, en/onces
D ( mm ) 10
D=
√(
=
√
18 η
[
g∗ s cm
2
]
√
L ( cm )
( G S−1 ) ρw ( g ) t ( min )∗60 cm
30 η
GS −1 ) ρ w
√
3
L t
Suoniendo que ρ w es aro.i6ada6en/e i'ual a 1 'c6 *, se /iene D= K
√
L t
&onde K =
√(
30 η
G S−1 ) ρ w
Se o(ser8a que F es una unci3n de GS η , que son indeendien/es de la /e6era/ura del ensao :a 8ariaci3n de F con la /e6era/ura del ensao G S se 6ues/ra en la si'uien/e /a(la
Pág. 6
1 ara que se reali;a la 'ranulo6e/r9a se necesi/an los si'uien/es da/os $ie6os ?6in@ / $e6era/uras ?C>@ :ec/uras del 0idr36e/ro Rd eso del suelo seco W S eso esec9ico de solidos G S :ec/ura de 0idr36e/ro G a'ua C m :ec/ura del 0idr36e/ro G a'ua G deloculan/e C d 2 :os da/os que se 8an a calcular son :ec/ura del 0idr36e/ro corre'ido Rc Correcci3n or /e6era/ura C t
Tm! °"
"#
Tm! (°")
"#
15
$1.1
23
0.7
16
$0.9
24
1
17
$0.7
25
1.3
18
$0.5
26
1.65
19
$0.3
27
2
20
0
28
2.5
21
0.2
29
3.05
22
0.4
30
3.8
Correcci3n or 'ra8edad eseciica a :ec/ura del 0idr36e/ro corre'ido or 6enisco R :on'i/ud de 0idr36e/ro L
Pág. 7
orcen/a=e 6ás ino P ( )
Cálculos si'uien/es Rc = Rd −C d + C t a=
G S ( 1.65 )
( G S−1 ) 2.65
R c∗a∗100 P ( ) = W S R= R d + C m
61 %ROCEDI#IEN"O DE ENSA'OS AN;LISIS GRANULO#E"RICO %OR "A#I&ADO /1/1CUAR"EO DE LA #UES"RA Me;clar la 6ues/ras
Pág. 8
O(/ener una 6ues/ra unior6e
&i8idir la 6ues/ra unior6e en cua/ro ar/es i'uales
$o6ar dos de las cua/ro ar/es 6e;clar &e es/ar or6a reducir la 6ues/ra 0as/a co6le/ar el eso requerido
esar la 6ues/ra seleccionada lle8arla al 0orno or 2" 0oras
Pág. 9
/1-1 LAVADO DE LAS #UES"RAS Una 8e; seca r9a la 6ues/ra en el 0orno,
ara el la8ado de la 6ues/ra se usa el si'uien/e equio la 6alla N 2, ie/a, 8asi=as
ara el la8ado de la 6ues/ra se usa la 6alla N 2 Se ec0a la 6ues/ra en orciones, de or6a que no se ierda ar/9culas 6aores a " 66 ?diá6e/ro de la 6alla N 2
Pág. 10
/131SECADO AL
/161 "A#I&ADO DE LA #UES"RA :a 6ues/ra se ec0a or la ar/e suerior de la serie de /a6ices lue'o se sacude or esacio de Je(rero 2! Curso $aller de Mecánica de Suelos :MS-JIC-UNI die; a quince 6inu/os Se de(e /ener cuidado de no erder 6a/erial duran/e el ;arandeo
/171 %ESADO DEL #A"ERIAL RE"ENIDO :ue'o de /a6i;ado se rocede a esar el 6a/erial re/enido en cada 6alla
Pág. 11
AN;LISIS GRANULO#E"RICO %OR SEDI#EN"ACI(N 1 re8io al ensao se de(en conocer roiedades del suelo, los cuales se calculan con los si'uien/es ensaos eso esec9ico rela/i8o de s3lidos, :a8ado en 6alla N 2, $a6i;ado en la 6alla N 1 Ano/a6os los resul/ados en la 0o=a de ensao de sedi6en/aci3n 2 :a rearaci3n de la 6ues/ra consis/e en un secado al 0orno /a6i;ado or la 6alla N 1 &esu
" Se 6e;cla 6ues/ra de suelo con la soluci3n deloculan/e se de=a reosar 2"0 Es/o se 0ace con el in de que el deloculan/e ene/re en la 6ues/ra
Pág. 12
5 :a 6e;cla suelo-deloculan/e se coloca den/ro del cilindro del a'i/ador, desu
! asado el /ie6o, re/ira6os la 6e;cla del a'i/ador, se 8ier/e en el cilindro de sedi6en/aci3n Ha que rocurar no erder nada de la 6e;cla, ara es/o la8a6os las caras del cilindro del a'i/ador con suicien/e a'ua des/ilada con auda de la ice/a :ue'o llena6os el cilindro 0as/a la 6arca de 1 6l, lo a'i/a6os con las 6anos
Se coloca el 0idr36e/ro den/ro del cilindro Con es/e aso inicia la /o6a del /ie6o con auda de un crono6e/ro $a6(i
Pág. 13
K A la ar de es/e rocedi6ien/o, se /o6a lec/ura del 0idr36e/ro en un cilindro de sedi6en/aci3n lleno de solo a'ua, o/ro lleno de a'ua 6ás loculan/e
L $odos los da/os son llenados en una /a(la, donde se de(e se'uir una serie de asos 6a/e6á/icos, los cuales serán de/allados en el roceso de cálculo corresondien/e
Pág. 14
71 FAC"ORES DE ERROR FAC"ORES =UE CONLLEVAN GRANULO#>"RICO %OR "A#I&ADO
AL
ERROR
DEL
ENSA'O
% A'lo6eraciones de ar/9culas que no 0an sido co6le/a6en/e dis're'adas Si el 6a/erial con/iene ar/9culas inas lás/icas, la 6ues/ra de(e ser dis're'ada an/es del /a6i;ado %
$a6ices so(recar'ados Es/e es el error 6ás co67n 6ás serio asociado con el análisis or /a6i;ado /enderá a indicar que el 6a/erial ensaado es 6ás 'rueso de lo que en realidad es ara e8i/ar es/o, las 6ues/ras 6u 'randes de(en ser /a6i;adas en 8arias orciones las orciones re/enidas en cada /a6i; se =un/arán lue'o ara reali;ar la esada
%
:os /a6ices 0an sido a'i/ados or un er9odo de6asiado cor/o o con 6o8i6ien/os 0ori;on/ales o ro/acionales inadecuados :os /a6ices de(en a'i/arse de 6anera que las ar/9culas sean e.ues/as a las a(er/uras del /a6i; con 8arias orien/aciones as9 /en'an 6aor oor/unidad de asar a /ra8
%
%
:a 6alla de los /a6ices es/á ro/a o deor6ada los /a6ices de(en ser recuen/e6en/e inseccionados ara ase'urar que no /ienen a(er/uras 6ás 'randes que la eseciicada
%
Errores en los cálculos de/er6inaci3n de los esos
FAC"ORES =UE CONLLEVAN AL GRANULO#>"RICO %OR
ERROR
DEL
ENSA'O
Suelo secado al 0orno an/es del ensao E.ce/o ara el caso de suelos inor'ánicos de resis/encia seca (a=a, el secado al 0orno uede causar ca6(ios er6anen/es en el /a6a4o de las ar/9culas
% A'en/e disersan/e en can/idad insuicien/e Sie6re cuando se 8aan a ensaar suelos nue8os o no usuales, es necesario reali;ar /an/eos ara de/er6inar el /io la can/idad de co6ues/o qu96ico que roducirá la disersi3n de loculaci3n 6ás eec/i8as %
&isersi3n inco6le/a del suelo en la susensi3n
% A'i/aci3n insuicien/e de la susensi3n en el cilindro al co6ien;o del ensao
Pág. 15
%
&e6asiado suelo en susensi3n :os resul/ados del análisis 0idro6
81 CUES"IONARIO /1? @%rue n )e pdría utili9ar una mue)tra :,meda en un e)tudi granulm!tricB El eso del a'ua con/enida en la 6ues/ra de suelo, 'enera error en los cálculos, en el eso re/enido en cada 6alla, 0a(rá /a6(i
-1? @=u! pa)a cuand el prcentae ue pa)a la malla N -.. e) menr ue /-B En el caso que en un ensao 'ranulo6
Pág. 16
31? @Cuand pa)a la malla -.. m2) de 3. ue en)a e) recmendale :acerB En una 6ues/ra de suelo con 'ran orcen/a=e de inos ?li6os, arcillas@, es reco6enda(le reali;ar la 'ranulo6e/r9a or sedi6en/aci3n u/ili;ando el 0idr36e/ro, ues la 'ranulo6e/r9a or sedi6en/aci3n conlle8a a una 6e=or eseciicaci3n en inos que el ensao de 'ranulo6e/r9a or /a6i;ado Ade6ás se /endrá en cuen/a que la racci3n de /a6a4o 6aor que el /a6i; de ," 66 ?N> 2@ se anali;ará or /a6i;ado en seco, la8ando la 6ues/ra re8ia6en/e so(re el /a6i; de ," 66 ?N> 2@
Pág. 17
