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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Civil

GRANULOMETRÍA DE SUELOS

Ing. Daniel Basurto R.

MECÁNICA DE SUELOS

CENTRO PERUANO JAPONÉS DE INVESTIGACIONES SÍSMICAS Y MITIGACIÓN DE DESASTRES CISMID


ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR TAMIZADO

ASTM – D422



• El análisis granulométrico es un intento de determinar las proporciones relativas de los diferentes tamaños de granos presentes en una masa de suelos dada.

• Para obtener un resultado significativo la muestra debe ser estadísticamente representativa de la masa de suelo.

• Los tamices varían en tamaño desde 3” en la serie mas gruesa hasta el N° 200 en la serie correspondiente a suelo fino.

• La información obtenida del análisis granulométrico se presenta en forma de curva para poder comparar suelos y visualizar más fácilmente la distribución de los tamaños de granos presentes.



Diferentes Tamaños de Gravas

ALCANCES

La aplicación del ensayo:

- Clasificación del suelo por el sistema SUCS y AASHTO

- Mezcla de suelos

- Análisis de cantera

- Diseño de filtros

- Estimación de la Permeabilidad de suelos granulares

EQUIPOS

Tamices

Horno

Balanza

EQUIPOS

TAMIZ DE 3”

TAMIZ N°4

TAMIZ N°200

PROCEDIMIENTO

1

2

PROCEDIMIENTO

3

4


PROCEDIMIENTO

5

6

7

PROCEDIMIENTO

CÁLCULOS

GRANULOMETRÍA POR TAMIZADO

N° de tara V - 6

Peso de tara (gr) 144.99

Peso de tara + peso de suelo húmedo (gr) 2204.33

Peso de tara + peso de suelo seco (gr) 1880

Peso de tara + suelo seco lavado (gr) 1764.66

Abertura Peso retenido % Parcial

mm (gr) Retenido Retenido Pasa

75 3" 100.00

50 2" 182 10.49 10.49 89.51

37.5 1 1/2" 82.52 4.76 15.25 84.75

25 1" 128.26 7.39 22.64 77.36

19 3/4" 63.47 3.66 26.30 73.70

9.5 3/8" 344.55 19.86 46.16 53.84

4.75 N° 4 239.88 13.83 59.98 40.02

2 N° 10 214.66 12.37 72.35 27.65

0.85 N° 20 141.46 8.15 80.51 19.49

0.425 N° 40 78 4.50 85.00 15.00

0.25 N° 60 49.4 2.85 87.85 12.15

0.106 N° 140 74.15 4.27 92.12 7.88

0.075 N° 200 21.32 1.23 93.35 6.65

Fondo 115.34 6.65 100.00

Peso Total 1735.01

Tamiz% Acumulado

Peso Total

CÁLCULOS

GRANULOMETRÍA POR TAMIZADO

N° de tara V - 6

Peso de tara (gr) 144.99

Peso de tara + peso de suelo húmedo (gr) 2204.33

Peso de tara + peso de suelo seco (gr) 1880

Peso de tara + suelo seco lavado (gr) 1764.66



75 3" 100.00

50 2" 182 10.49 10.49 89.51

37.5 1 1/2" 82.52 4.76 15.25 84.75

25 1" 128.26 7.39 22.64 77.36

19 3/4" 63.47 3.66 26.30 73.70

9.5 3/8" 344.55 19.86 46.16 53.84

4.75 N° 4 239.88 13.83 59.98 40.02

2 N° 10 214.66 12.37 72.35 27.65

0.85 N° 20 141.46 8.15 80.51 19.49

0.425 N° 40 78 4.50 85.00 15.00

0.25 N° 60 49.4 2.85 87.85 12.15

0.106 N° 140 74.15 4.27 92.12 7.88

0.075 N° 200 21.32 1.23 93.35 6.65

Fondo 115.34 6.65 100.00

Peso Total 1735.01

Tamiz% Acumulado

CÁLCULOS

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

0,010,1110

% A

cum

ula

do

Ret

. qu

e P

asa

Diámetro (mm)

Curva Granulométrica

CÁLCULOS

CURVA GRANULOMETRICA

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.010.101.0010.00100.00 Diámetro de las partículas (mm)

Acu

mu

lad

o q

ue

pa

sa

(%

)

M-1 (GP)

M-2 (GW-GM)

M-3 (GC)

M-4 (GP-GM)

Nº 2003/4"3" Nº 40Nº 10Nº 4

Finos

Limo y Arcilla

Arena

FinaMediaGruesa

Grava

FinaGruesa

COEFICIENTES DE UNIFORMIDAD Y CURVATURA

Los coeficientes de uniformidad y curvatura son los

parámetros que se obtienen de la curva granulométrica.

10

60

D

DCu

1060

2

30)(

xDD

DCc

CÁLCULOS

FÓRMULAS DE INTERPOLACIÓN

PIPS

DIDSXPSDSDX

%%

)(*)(%

Donde:

Dx : Diámetro Incógnita (10, 30 y 60)

DS : Diámetro de la malla superior

DI : Diámetro de la malla inferior

%PS : Porcentaje que pasa por la malla superior

%PI : Porcentaje que pasa por la malla inferior

Ejemplo

Determinar los diámetros (10,30 y 60) mediante cálculo analítico del

análisis granulométrico siguiente:



75 3"

50 2" 100.00

37.5 1 1/2" 249 15.59 15.59 84.41

25 1" 90.45 5.66 21.25 78.75

19 3/4" 153.99 9.64 30.89 69.11

9.5 3/8" 263.51 16.50 47.39 52.61

4.75 N° 4 198.99 12.46 59.84 40.16

2 N° 10 192.8 12.07 71.91 28.09

0.85 N° 20 121.1 7.58 79.49 20.51

0.425 N° 40 59.86 3.75 83.24 16.76

0.25 N° 60 39.48 2.47 85.71 14.29

0.106 N° 140 73.36 4.59 90.31 9.69

0.075 N° 200 22.57 1.41 91.72 8.28

Fondo 132.29 8.28 100.00

Tamiz% Acumulado

Ejemplo



75 3"

50 2" 100.00

37.5 1 1/2" 249 15.59 15.59 84.41

25 1" 90.45 5.66 21.25 78.75

19 3/4" 153.99 9.64 30.89 69.11

9.5 3/8" 263.51 16.50 47.39 52.61

4.75 N° 4 198.99 12.46 59.84 40.16

2 N° 10 192.8 12.07 71.91 28.09

0.85 N° 20 121.1 7.58 79.49 20.51

0.425 N° 40 59.86 3.75 83.24 16.76

0.25 N° 60 39.48 2.47 85.71 14.29

0.106 N° 140 73.36 4.59 90.31 9.69

0.075 N° 200 22.57 1.41 91.72 8.28

Fondo 132.29 8.28 100.00

Tamiz% Acumulado

D60

Ejemplo

19 mm 69.11

X mm 60

9.5 mm 52.61

61.5211.69

)5.919(*)6011.69(19

61.5211.69

6011.69

5.919

19

X

X

mmD

X

755.13

755.13

60

Ejemplo



75 3"

50 2" 100.00

37.5 1 1/2" 249 15.59 15.59 84.41

25 1" 90.45 5.66 21.25 78.75

19 3/4" 153.99 9.64 30.89 69.11

9.5 3/8" 263.51 16.50 47.39 52.61

4.75 N° 4 198.99 12.46 59.84 40.16

2 N° 10 192.8 12.07 71.91 28.09

0.85 N° 20 121.1 7.58 79.49 20.51

0.425 N° 40 59.86 3.75 83.24 16.76

0.25 N° 60 39.48 2.47 85.71 14.29

0.106 N° 140 73.36 4.59 90.31 9.69

0.075 N° 200 22.57 1.41 91.72 8.28

Fondo 132.29 8.28 100.00

Tamiz% Acumulado

D30

Ejemplo

4.75 mm 40.16

X mm 30.0

2.00 mm 28.09

09.2816.40

)0.275.4(*)3016.40(75.4

09.2816.40

0.3016.40

0.275.4

75.4

X

X

mmD

X

435.2

435.2

30

Ejemplo



75 3"

50 2" 100.00

37.5 1 1/2" 249 15.59 15.59 84.41

25 1" 90.45 5.66 21.25 78.75

19 3/4" 153.99 9.64 30.89 69.11

9.5 3/8" 263.51 16.50 47.39 52.61

4.75 N° 4 198.99 12.46 59.84 40.16

2 N° 10 192.8 12.07 71.91 28.09

0.85 N° 20 121.1 7.58 79.49 20.51

0.425 N° 40 59.86 3.75 83.24 16.76

0.25 N° 60 39.48 2.47 85.71 14.29

0.106 N° 140 73.36 4.59 90.31 9.69

0.075 N° 200 22.57 1.41 91.72 8.28

Fondo 132.29 8.28 100.00

Tamiz% Acumulado

D10

Ejemplo

0.25 mm 14.29

X mm 10.0

0.106 mm 9.69

69.929.14

)106.025.0(*)1029.14(25.0

69.929.14

1029.14

106.025.0

25.0

X

X

mmD

X

116.0

116.0

10

Ejemplo

mmD

mmD

mmD

755.13

435.2

116.0

60

30

10

72.3116.0*755.13

)435.2(

*

)(

58.118116.0

755.13

2

1060

2

30

10

60

DD

DC

D

DC

c

u


CONSIDERACIONES

Tamaño máximo Peso mínimo

de partícula de la muestra

3/8" 500 gr

3/4" 1000 gr

1" 2000 gr

1 1/2" 3000 gr

2" 4000 gr

3" 5000 gr


ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR SEDIMENTACIÓN

ASTM – D422


ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR SEDIMENTACIÓN

• El análisis de hidrómetro es un método ampliamente utilizado para obtener un estimado de la distribución granulométrica de suelos cuyas partículas se encuentran desde el tamiz N° 200 (0.075 mm) hasta alrededor de 0.001 mm).

• El principal objetivo del análisis de hidrómetro es obtener el porcentaje de arcilla (porcentaje más fino que 0.002 mm).

• El hidrómetro se usa para determinar el porcentaje de partículas de suelos dispersados , que permanecen en suspensión en un determinado tiempo.

• El análisis de hidrómetro utiliza la relación entre la velocidad de caída de esferas en un fluido, el diámetro de la esfera, el peso específico tanto de la esfera como del fluido y la viscosidad del fluido, en la forma expresada por el físico inglés Stokes.


EQUIPOS

Cilindro de

Sedimentación

Tamiz N°10

Balanza


EQUIPOS

Aparato Agitador Agente Dispersivo


EQUIPOS

Frasco Volumétrico Hidrómetro 152H


PROCEDIMIENTO

1


PROCEDIMIENTO

2

3


PROCEDIMIENTO

4

5


PROCEDIMIENTO

6

7


PROCEDIMIENTO

8

9


PROCEDIMIENTO

10


PROCEDIMIENTO


CÁLCULO

Tiempo L L/Tiempo Constante Diámetro

(min) (cm) (cm/min) K (mm)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

1.0 25 52.0

2.0 25 49.3

5.0 25 43.6

10.0 25 39.3

15.0 25 36.4

30.0 25.3 32.8

60.0 25.3 29.0

240.0 26.5 22.2

1440.0 25 14.5

Hora de Inicio : Gravedad Específica de Sólidos (Gs) : 2.746

Peso Suelo Seco (gr) : 50 % que Pasa la Malla N° 200 :

% que pasa la malla N°10 : Lectura Hidrómetro en Agua (Cm) : 0.5

Lectura Hidrómetro en Agua + Defloculante (Cd) : 5.0

°C Rd Ct Rc P(%) R


CÁLCULO

CORRECCIÓN POR TEMPERATURA

Temperatura Temperatura

°C °C

15 -1.10 23 0.70

16 -0.90 24 1.00

17 -0.70 25 1.30

18 -0.50 26 1.65

19 -0.30 27 2.00

20 0.00 28 2.50

21 0.20 29 3.05

22 0.40 30 3.80

CtCt


CÁLCULO

Tiempo

(min)

1 2 3 4

1.0 25 52.0 1.3

2.0 25 49.3 1.3

5.0 25 43.6 1.3

10.0 25 39.3 1.3

15.0 25 36.4 1.3

30.0 25.3 32.8 1.405

60.0 25.3 29.0 1.405

240.0 26.5 22.2 1.825

1440.0 25 14.5 1.3

°C Rd Ct

CORRECCIÓN POR TEMPERATURA


CÁLCULO

Lectura del Hidrómetro Corregido (Rc)

Rc = Rd – Cd + Ct

Donde:

Rc Lectura del Hidrómetro Corregido

Rd Lectura del Hidrómetro

Cd Lectura del Hidrómetro en agua mas defloculante

Ct Corrección por Temperatura


CÁLCULO

Tiempo

(min)

1 2 3 4 5

1.0 25 52.0 1.3 48.300

2.0 25 49.3 1.3 45.600

5.0 25 43.6 1.3 39.900

10.0 25 39.3 1.3 35.600

15.0 25 36.4 1.3 32.700

30.0 25.3 32.8 1.405 29.205

60.0 25.3 29.0 1.405 25.405

240.0 26.5 22.2 1.825 19.025

1440.0 25 14.5 1.3 10.800

°C Rd Ct Rc


CÁLCULO

Porcentaje mas fino P(%)

Ws

aRcP

100**(%)

Donde:

Rc Lectura del Hidrómetro Corregido

a Corrección por Gravedad Específica

Ws Peso Seco de la Muestra

Gs Gravedad Específica de Sólidos

65.2*)1(

65.1*

Gs

Gsa


CÁLCULO

Tiempo

(min)

1 2 3 4 5 6

1.0 25 52.0 1.3 48.300 94.596

2.0 25 49.3 1.3 45.600 89.308

5.0 25 43.6 1.3 39.900 78.144

10.0 25 39.3 1.3 35.600 69.723

15.0 25 36.4 1.3 32.700 64.043

30.0 25.3 32.8 1.405 29.205 57.198

60.0 25.3 29.0 1.405 25.405 49.756

240.0 26.5 22.2 1.825 19.025 37.261

1440.0 25 14.5 1.3 10.800 21.152

°C Rd Ct Rc P(%)


CÁLCULO

Corrección de la Lectura del Hidrómetro por menisco (R)

R = Rd + Cm

Donde:

R Lectura del Hidrómetro Corregido por Menisco

Rd Lectura del Hidrómetro

Cm Lectura del Hidrómetro en Agua


CÁLCULO

Tiempo

(min)

1 2 3 4 5 6 7

1.0 25 52.0 1.3 48.300 94.596 52.5

2.0 25 49.3 1.3 45.600 89.308 49.8

5.0 25 43.6 1.3 39.900 78.144 44.1

10.0 25 39.3 1.3 35.600 69.723 39.8

15.0 25 36.4 1.3 32.700 64.043 36.9

30.0 25.3 32.8 1.405 29.205 57.198 33.3

60.0 25.3 29.0 1.405 25.405 49.756 29.5

240.0 26.5 22.2 1.825 19.025 37.261 22.7

1440.0 25 14.5 1.3 10.800 21.152 15.0

°C Rd Ct Rc P(%) R


CÁLCULO Cálculo de Longitud de Hidrómetro (L)


CÁLCULO

Tiempo L L/Tiempo

(min) (cm) (cm/min)

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1.0 25 52.0 1.3 48.300 94.596 52.5 7.70 7.7000

2.0 25 49.3 1.3 45.600 89.308 49.8 8.14 4.0700

5.0 25 43.6 1.3 39.900 78.144 44.1 9.08 1.8160

10.0 25 39.3 1.3 35.600 69.723 39.8 9.74 0.9740

15.0 25 36.4 1.3 32.700 64.043 36.9 10.22 0.6813

30.0 25.3 32.8 1.405 29.205 57.198 33.3 10.84 0.3613

60.0 25.3 29.0 1.405 25.405 49.756 29.5 11.45 0.1908

240.0 26.5 22.2 1.825 19.025 37.261 22.7 12.56 0.0523

1440.0 25 14.5 1.3 10.800 21.152 15.0 13.80 0.0096

°C Rd Ct Rc P(%) R


CÁLCULO El valor de la constante K se calcula de la siguiente tabla:


CÁLCULO

Tiempo L L/Tiempo Constante

(min) (cm) (cm/min) K

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1.0 25 52.0 1.3 48.300 94.596 52.5 7.70 7.7000 0.012516

2.0 25 49.3 1.3 45.600 89.308 49.8 8.14 4.0700 0.012516

5.0 25 43.6 1.3 39.900 78.144 44.1 9.08 1.8160 0.012516

10.0 25 39.3 1.3 35.600 69.723 39.8 9.74 0.9740 0.012516

15.0 25 36.4 1.3 32.700 64.043 36.9 10.22 0.6813 0.012516

30.0 25.3 32.8 1.405 29.205 57.198 33.3 10.84 0.3613 0.012484

60.0 25.3 29.0 1.405 25.405 49.756 29.5 11.45 0.1908 0.012484

240.0 26.5 22.2 1.825 19.025 37.261 22.7 12.56 0.0523 0.012312

1440.0 25 14.5 1.3 10.800 21.152 15.0 13.80 0.0096 0.012516

°C Rd Ct Rc P(%) R


CÁLCULO

Cálculo del diámetro equivalente D(mm):

t

LKD *

Donde:

D Diámetro equivalente

K Constante

L Longitud de hidrómetro

t Tiempo


CÁLCULO

Tiempo L L/Tiempo Constante Diámetro

(min) (cm) (cm/min) K (mm)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

1.0 25 52.0 1.3 48.300 94.596 52.5 7.70 7.7000 0.012516 0.03473

2.0 25 49.3 1.3 45.600 89.308 49.8 8.14 4.0700 0.012516 0.02525

5.0 25 43.6 1.3 39.900 78.144 44.1 9.08 1.8160 0.012516 0.01687

10.0 25 39.3 1.3 35.600 69.723 39.8 9.74 0.9740 0.012516 0.01235

15.0 25 36.4 1.3 32.700 64.043 36.9 10.22 0.6813 0.012516 0.01033

30.0 25.3 32.8 1.405 29.205 57.198 33.3 10.84 0.3613 0.012484 0.00750

60.0 25.3 29.0 1.405 25.405 49.756 29.5 11.45 0.1908 0.012484 0.00545

240.0 26.5 22.2 1.825 19.025 37.261 22.7 12.56 0.0523 0.012312 0.00282

1440.0 25 14.5 1.3 10.800 21.152 15.0 13.80 0.0096 0.012516 0.00123

°C Rd Ct Rc P(%) R


Gráfico

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