Práctica N°6 - Análisis granulométrico - Método mecánico

UNIV UNIVER ERSI SIDA DAD D CAT CAT LICA LICA SAN SAN PAB PABLO LO PROGRAMA PROGRAMA PROFESIO PROFESIONAL NAL DE INGENIER INGENIER A CIVIL PR CTICA N°6: “ AN AN LISIS GRANULOM TRICO – MÉTODO MECÁNICO ” MEC NICA ICA DE SUEL UELOS I GONZÁLEZ QUISPE, ERICK ZANABRIA LLERENA, FABIANA CIVIL 5-1.1 27 DE SETIEMBRE DEL 2016

“Los alumnos declaran haber realizado el presente trabajo de acuerdo a las normas de la Universidad Católica San Pablo”

FIRMA

FIRMA

Trusted by over 1 million members

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.













ÍNDICE Página

LISTA DE FIGURAS ............................................................... ............................... ................................................... ................... iv LISTA DE TABLAS................................................................ ................................ ..................................................... ..................... v RESUMEN ............................................................... ............................... ................................................................ .................................... vi 1.

INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN ............................................ ............ ................................................................ .................................... .... 1

2.

REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA BIBLIOGRÁFICA .............................................................. ................................ .............................. 2

2.1. Suelos: Principales tipos .................................................................... ..................................................................................... .................2 a. Gravas................................................ .......................................................................... .................................................... ....................................... ............. 2 b. Arenas ................................................ .......................................................................... .................................................... ....................................... ............. 3 c. Limos.................................................. ............................................................................ .................................................... ....................................... ............. 3 d. Arcillas................................................ .......................................................................... .................................................... ....................................... ............. 3 2.2. Granulometría ................................................. .......................................................................... ................................................... ............................3 a. Análisis por tamizado o cribado ........................................... ..................................................................... ............................... ..... 4 b. Análisis hidrométrico ................................................ .......................................................................... ........................................... .................7 2.3. Clasificación SUCS de los suelos ............................................................. ....................................................................... .......... 9 a. Suelos gruesos ............................................... ........................................................................ .................................................. ......................... 10 b. Suelos finos................................................. .......................................................................... ................................................... ............................. ...12

3.

MATERIALES MATERIALES Y MÉTODOS................................................. MÉTODOS............................................................. ............ 14

3.1. Material utilizado .................................................. ........................................................................... ............................................. .................... 14 3.2. Metodología del ensayo ...........................................

16















4.

CÁLCULOS Y RESULTADOS RESULTADOS ............................................. ............. ............................................ ............ 19

5.

DISCUSIONES (ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS) ...................... 23

6.

CONCLUSIONES CONCLUSIONES ........................................... ........... ................................................................ .................................... 25

7.

RECOMENDACIONES RECOMENDACIONES .............................................................. .............................. ....................................... ....... 27

ANEXO 1....................................................... 1....................... ................................................................ ............................................ ............ 28 ANEXO 2....................................................... 2....................... ................................................................ ............................................ ............ 29 ANEXO 3....................................................... 3....................... ................................................................ ............................................ ............ 30 ANEXO 4....................................................... 4....................... ................................................................ ............................................ ............ 31 REFERENCIAS REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................. ............. ............................................ ............ 32















LISTA DE FIGURAS Página Figura 2.1 – Ejemplo de curas granulométricas granu lométricas para tres tipos de suelo A, B y C. ..........6 Figura 2.2 – Definición de “L” en una prueba de hidrómetro. ........................................... ...........................................9 Figura 3.1 – Conjunto de tamices.................................................. ............................................................................ ................................. ....... 14 Figura 3.2 – Horno o estufa................................................... ............................................................................ ......................................... ................ 15 Figura 3.3 - Parte fina f ina pasante del tamiz N°4 ................................................. ................................................................. ................ 16 Figura 3.4 - Parte gruesa retenida en el tamiz N°4 ........................................................ ........................................................ 16 Figura 3.5 3 .5 - Muestra representativa de agregado fino................................................. .................................................... ... 17 Figura 3.6 – Proceso de tamizado................................................. ........................................................................... ................................. ....... 17 Figura 4.1 – Curva granulométrica del suelo .................................................. .................................................................. ................ 21















LISTA DE TABLAS

Página Tabla 2.1 – Ejemplo de tabla de distribución granulométrica para un determinado tipo de suelo.................................................... ............................................................................ .................................................. ................................................... ............................ 6 Tabla 3.1 – Aberturas Abertura s de los tamices para la parte gruesa ............................ ............................................ ................ 14 Tabla 3.2 – Aberturas Abertura s de los tamices para la parte fina ...................................... ................................................. ........... 15 Tabla 3.1 – Peso obtenidos para pa ra el suelo grueso y fino ................................................. ................................................. 18 Tabla 3.2 – Pesos obtenidos para el suelo grueso.................................................. ........................................................ ....... 18 Tabla 3.3 – Pesos obtenidos para el suelo fino. ................................................. ............................................................. ............ 18 Tabla 4.1 – Peso retenido y su equivalente en el suelo fino. ......................................... ......................................... 19 Tabla 4.2 – Distribución granulométrica del suelo ................................................... .......................................................... ....... 20 Tabla 4.3 – Deciles 10, 30 y 60 ................................ ......................................................... ................................................... ............................. ... 21















RESUMEN El análisis granulométrico sirve para determinar la distribución de partículas de un suelo, que está representado en una gráfica denominada curva granulométrica, en la que se puede apreciar de manera esquemática la repartición y el tamaño de las partículas que componen un suelo. En este sentido, diversos métodos son aplicados para obtener

la distribución

granulométrica. Para este ensayo, se utilizó la metodología del análisis mecánico, en el cual se emplearon tamices o mallas en una muestra de suelo afirmado. El suelo fue dividido primeramente en la parte fina y la parte gruesa, que fueron evaluadas por separado con su respectiva serie de tamices; tanto para la parte fina como para la parte gruesa, se procedió a pasar el suelo en los tamices ordenados de mayor menor, pensando el retenido en cada malla. La curva granulométrica en escala semilogarítmica se obtuvo de todo el agregado en conjunto, con la corrección respectiva, en base a las aberturas de cada tamiz y su respectivo porcentaje pasante. Se obtuvo en la curva valores representativos de decil diez (D10) correspondiente a 0.1062 mm, decil treinta (D30) correspondiente a 0.4086 mm, y decil sesenta (D60) correspondiente a 3.8661 mm., además de coeficientes de uniformidad y curvatura de 36.404 y 0.044 respectivamente. El porcentaje de error hallado al realizar dicha corrección fue de 0.86% para el suelo fino y de 0.13% para el suelo grueso. Finalmente, en la clasificación SUCS del suelo, este resultó ser una arena mal graduada con finos (SP). Dado que se obtuvieron los valores del índice de plasticidad y el índice de plasticidad de Casagrande, la parte de arena con finos quedó sin evaluar.

















1. INTRODUCCIÓN El conocimiento de la composición granulométrica de un suelo sirve para discernir sobre la influencia que puede tener en la densidad del material compactado. En los comienzos de la investigación de las propiedades de los suelos, se creyó que las propiedades mecánicas dependían directamente de la distribución de las partículas constituyentes según sus tamaños; por ello era importante la búsqueda de métodos adecuados para obtener tal distribución. Conocer el tamaño de las partículas es de vital importancia en la ingeniería civil y la geotecnia, ya que permite determinar algunos comportamientos o inclusive la misma composición del suelo; por ejemplo, la escala de diámetros de la clasificación SUCS para diferenciar grava, arena, limo y arcilla según su diámetro. También es importante para determinar el nivel de vacíos de un suelo acuerdo a su gradación, y si es útil o no en los procesos constructivos, especialmente en pavimentos. Una parte importante de los criterios de aceptabilidad de suelos para carreteras, aeropistas, prensas de tierra y otro tipo de terraplanes es el análisis granulométrico; por lo que la información obtenida por análisis granulométrico puede utilizarse para predecir movimientos del agua a través del suelo, la susceptibilidad a sufrir la acción de las heladas, etc.

















2. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA 2.1.

Suelos: Principales tipos Para conocer la composición de un suelo, es necesario definir

primeramente el concepto con el que vamos a tratar. Braja M. Das (1984) explica que el suelo es el agregado no cementado de granos minerales y materia orgánica descompuesta (partículas sólidas) junto con el líquido y gas que ocupan los espacios vacíos entre las partículas sólidas. Carlos Crespo Villalaz (2004) explica que el suelo es una delgada capa sobre la corteza terrestre de material que proviene de la desintegración y/o alteración física y/o química de las rocas y de los residuos de las actividades de los seres vivos que sobre ella se asientan. En este sentido, las alteraciones en las rocas pueden ser un proceso químico o un proceso físico, según los agentes que actúan en ellas. Estos procesos se constituyen la meteorización y alteración de las rocas, que da lugar a distintas formas de desintegración, y por consiguiente, distintos tamaños de partículas en los suelos resultantes.

a. Gravas Las gravas son acumulaciones sueltas de fragmentos de rocas no

















b. Arenas La arena es un material no cohesivo ni plástico de granos finos procedentes de la descomposición natural o trituración artificial de las rocas. Suele encontrarse en el mismo depósito que las gravas; la arena de río contiene proporciones grandes de grava y arcilla. Son menos compresibles que la arcilla, y si se aplica una cara en su superficie se comprimen de manera inmediata. En su mineralogía, se encuentran fracciones principalmente de cuarzo, feldespato y en ocasiones de otros minerales.

c. Limos Los limos son suelos de granos finos con poca o ninguna plasticidad, cuyo color varía de gris claro a muy oscuro. Se clasifican en limo inorgánico, como el producido en canteras; y limo orgánico, que suele encontrarse en los ríos, es de características plásticas, permeabilidad baja y compresibilidad muy alta. Son considerados como suelos pobres para cimentar si no se encuentran en un estado denso. En su mineralogía, se encuentran granos muy finos de cuarzo, y algunas partículas de minerales micáceos en forma de escamas.

d. Arcillas Las arcillas son el conjunto de partículas sólidas altamente cohesivas y

















El comportamiento mecánico e hidráulico de suelos gruesos está principalmente definido por el tamaño y compacidad de sus granos, que puede ser determinado por lo que únicamente en suelos gruesos la distribución por tamaños puede revelar algo referente a las propiedades físicas del material; así, por ejemplo, los suelos bien graduados (con una amplia gama de tamaños) tienen un comportamiento más favorable que los suelos de granulometría muy uniforme. En cambio, el comportamiento de suelos finos depende de su estructuración e historia geológica, no tanto del tamaño de sus partículas, por lo que el análisis granulométrico no resulta tan útil; aun así, es necesario informarse sobre la distribución granulométrica del suelo fino con el que se trabaja. Dependiendo, entonces, si es un suelo grueso o fino, para el conocimiento de la composición granulométrica de un determinado suelo existen diferentes procedimientos: En suelos con partículas gruesas, el procedimiento más conveniente es el tamizado o cribado. En suelos con más granos finos, es más preciso utilizar procedimientos por sedimentación, como el análisis hidrométrico, ya que al aumentar la finura de los granos el tamizado se hace más difícil.

a. Análisis por tamizado o cribado

















muchos tamaños todos los cuales son menores al tamaño de la malla a través de la cual todo el material pasó pero mayores que el tamaño de la malla del tamiz en el cual el suelo fue retenido. Para la obtención de la distribución granulométrica, se relaciona esta cantidad retenida con el total de la muestra pasada a través de los tamices, hallando el porcentaje de masa retenida en cada tamiz con la fórmula:

% ( ) =

 

× 100

Dónde la masa de la fracción de masa de suelo retenida en cada tamiz (Mi) será: M1, M2, M3,…, Mi. Y la masa de la fracción fina de suelo en el platillo será: Mt. Luego, se procede a hallar el porcentaje retenido acumulado, sumando cada masa retenida en porcentaje M1 + M2 + M3 +…+ Mi, y en cuyo último tamiz el resutado debe ser 100%. A continuación, se determina el porcentaje pasante acumulado, que se encuentra restando el 100% a cada uno de los porcentajes retenidos acumulados.



















Tabla 2.1 – Ejemplo de tabla de distribución granulométrica para un determinado tipo de suelo.

Conocida la composición granulométrica del material, se le representa gráficamente para formar la llamada curva granulométrica. Dicha curva es la relación entre el diámetro o abertura de las mallas (en mm.) y el porcentaje pasante acumulado de granos del suelo en cada una de ellas. (Figura 2.1)

















las arenas sueltas para filtros dependía de dos cantidades, a las que denominó diámetro efectivo y coeficiente de uniformidad. El diámetro efectivo o decil diez (D 10) es el tamaño de partículas que corresponde al 10% del porcentaje pasante acumulado en la curva granulométrica, de modo que el 10% de las partículas son más finas que D 10 y el 90% son más gruesas. Por otro lado, el coeficiente de uniformidad (C u) está dado por la relación:

 =

 

Donde D60 es el decil 60, que es el diámetro en milímetros para el cual el 60% de las partículas son menores que ese diámetro.

















Stokes (1850) desarrolló una ecuación que relaciona la velocidad de descenso de una partícula esférica en un fluido con respecto al tamaño de esta, que es:

Donde: = Velocidad de descenso de la partícula. v = g s = Peso unitario de los sólidos del suelo

= Peso unitario del agua. g w w = h = Viscosidad dinámica del fluido. D = Diámetro de la partícula con forma esférica.

El análisis mecánico por hidrómetro está basado en el principio de sedimentación de las partículas del suelo fino en suspensión. Cuando un suelo fino es dispersado en agua, las partículas sedimentarán a diferentes

















Figura 2.2 – Definición de “L” en una prueba de hidrómetro.

















escala más usada es la del Sistema Unificado de Clasificación de Suelos o SUCS por sus siglas en español. Este sistema fue creado en 1942 por Casagrande y fue utilizado en la construcción de pistas de aterrizaje durante la Segunda Guerra Mundial. Diez años después, este sistema fue ligeramente modificado en lo que ahora conocemos como SUCS. El sistema cubre los suelos gruesos y los finos, distinguiendo ambos por el cribado a través de la malla No 200; las partículas gruesas son mayores que dicha malla y las finas menores. Un suelo se considera grueso si más del 50% de sus partículas son gruesas, y fino, si más de la mitad de sus partículas, en peso, son finas.

a. Suelos gruesos



















contenido de partículas finas no sea mayor de un 5% en peso. La graduación se juzga por medio de los coeficientes de uniformidad y curvatura. Para considerar una grava bien graduada se exige que su coeficiente de uniformidad sea mayor que 4; mientras que el de curvatura debe estar comprendido entre 1 y 3. En el caso de las arenas bien graduadas, el coeficiente de uniformidad será mayor que 6, en tanto el de curvatura debe estar entre los mismos límites anteriores.

















de finos debe ser mayor que 12%, en peso, y por las mismas razones expuestas para los grupos GM y SM. Sin embargo, en estos casos, los finos son de media a alta plasticidad; es ahora requisito que los límites de plasticidad sitúen a la fracción que pasa la malla No 40 sobre la línea A, teniéndose además, la condición que el índice plástico sea mayor que 7. Dentro de los grupos de arenas y gravas, están comprendidas las gravas uniformes, tales como las que se depositan en los lechos de los ríos, las arenas



















Limos inorgánicos, inorgánicos, de símbolo genérico M (del sueco mo y mjala).



Arcillas inorgánicas, de símbolo genérico C (clay).



Limos y arcillas orgánicas, de de símbolo genérico O (organic).

Cada uno de estos tres tipos de suelos se subdividen, según su límite líquido en dos grupos. Si éste es menor de 50%, es decir, si son suelos de compresibilidad baja o media, se añade al símbolo genérico la letra L (low compressibility). Los suelos finos con límite líquido mayor de 50%, o sea los de alta compresibilidad, llevan tras el símbolo genérico la letra H (high compressibility).

















3. MATERIALES Y MÉTODOS 3.1.

Material utilizado Según la norma MTC E 107 – 2000, los materiales a utilizar son los

siguientes:



Tamices: De malla de alambre forjado, con aberturas rectangulares que varían en tamaños o aberturas según el suelo que se tamizará. (Figura 3.1)

















o

Suelo fino: Tamices con aberturas N°4, N°8, N°20, N°30, N°50, N°100, N°200. (Tabla 3.2). Tabla 3.2 – Aberturas de los tamices para la parte fina

Tamiz N°4 N°8 N°20 N°30 N°50

Abertura (mm) 4.75 2.36 0.085 0.06 0.03



















3.2.

Metodología del ensayo

a. Procedimiento del ensayo



















Para la parte gruesa se utiliza utiliza toda la muestra. muestra. Para la la parte fina se obtiene una muestra representativa de 500 g. (Figura 3.5).

















b. Datos recolectados

















4. CÁLCULOS Y RESULTADOS Error de la parte gruesa:

















Como se utilizó 2 mallas N°4, se procede de la siguiente forma: En la parte gruesa el peso pasante de la malla N°4 se le suma al parte fino en la malla siguiente y en el caso de la parte fina, el peso retenido por la malla N°4 se le























































































































































Práctica N°6 - Análisis granulométrico - Método mecánico

Recommend Documents