Mecanica de Suelos i 5 Granulometria

Mecanica de Suelos I - UNH - 2014 1

UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

Análisis Granulométrico

Proceso para determinar la proporción en que participan los granos del suelo, en función de sus tamaños.

Esa proporción se llama gradación del suelo.


Métodos de análisis granulométrico

Comprende dos clases de ensayos:

El de tamizado para las partículas grueso –granulares (gravas, arenas).

El de sedimentación para la fracción fina del suelo (limos, arcillas), pues no son discriminables por tamizado.


Método del Tamizado

Una muestra representativa de masa conocida de suelo se pasa a través de una serie de tamices estándar con aberturas cada vez mas pequeñas y luego se mide la masa retenida en cada uno de los tamices.

El primer tamiz, es el de mayor tamaño y es donde inicia el tamizado.


Métodos de sedimentación

Son dos, el método del hidrómetro y el método de la pipeta.

Ambos basados en las características de la sedimentación de las partículas del suelo en un medio acuoso.

Se aplican, tales métodos, al “suelo fino”, es decir, al que ha quedado en el fondo de los tamices y que se denomina “pasa la malla 200”, material constituido por limos y arcillas.


Método del hidrómetro

El análisis granulométrico con el hidrómetro se basa en el principio de la sedimentación de las partículas de suelo en agua.

Se deja en reposo para ir midiendo, con hidrómetro (para distintos tiempos transcurridos), la densidad de la suspensión, la que disminuye a medida que las partículas se asientan.


Análisis granulométrico con

el hidrómetro.

Método del hidrómetro Los hidrómetros están calibrados

para mostrar la cantidad de suelo que esta aun en suspensión en cualquier tiempo dado t.

La profundidad del densímetro, variable con la densidad de la suspensión (ARQUÍMEDES), es la base para calcular esa distribución de tamaños de granos finos que pasa la malla o tamiz # 200, con = 0,074 mm.


Método del hidrómetro

El diámetro máximo de las partículas de suelo aun en suspensión en el tiempo t se determina mediante la ley de Stokes.


D diámetro de la partícula, Gs peso especifico de los sólidos, η viscosidad

del agua, γw peso especifico del agua,

L longitud efectiva, t tiempo.La fórmula es valida sí

0,2mm < D < 0.002mm (sólo limos).

Curva granulométrica

Los resultados de los ensayos de tamizado y sedimentación se llevan a un gráfico llamado curva granulométrica.

La curva se dibuja en papel semilogarítmico. Con la escala aritmética (ordenadas) los porcentajes en peso de partículas con ϕ < que cada uno de los lados de las abscisas. En escala logarítmica (abscisas) los tamaños de los granos en milímetros.


Curva Granulométrica de un Suelo




La fracción gruesa tendrá denominaciones, según el sistema:

1: B S – 5930: 1981

2: American Association of State Highway and Transportatio Official (AASHTO)

3: American Society for Testing and Materials (ASTM)

4: Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS)

Coeficiente de uniformidad y curvatura

En suelos granulares la gradación, expresadanuméricamente, la da el coeficiente de uniformidad Cucon el coeficiente de curvatura Cc.

Los Di ; i = 10, 30, 60 son los tamaños ϕ de las partículas,para el cual el i% del material es más fino que esetamaño.



Suelos bien gradados

Arenas: Cu mayor que 6

Cc entre 1 y 3

Gravas: Cu mayor que 4

Cc entre 1 y 3

Cuanto más alto sea Cu, mayor será el rango de tamaños del suelo


Estructura interna de los suelos



A: Suelo bien graduado y de grano grueso.

B: mal graduado, poco uniforme (curva parada sin extensión)

C: Suelo arcilloso o limoso (fino)Mecanica de Suelos I - UNH - 2014 19

Normas

NTP 339.128 1999 (Método de ensayo para el análisis granulométrico)

MTC E 107 – 2000 (Análisis granulométrico de suelos por tamizado)

Basado en las normas ASTM D 422.63 y AASHTO T 88


Tamices ASTMTAMICES ABERTURA

A.S.T.M. (mm)

3" 75.000

2" 50.000

1-1/2" 37.500

1" 25.000

3/4" 19.000

3/8" 9.500

N° 4 4.750

N° 10 2.000

N° 20 0.850

N° 40 0.425

N° 60 0.250

N° 140 0.106

N° 200 0.075


Juego completo de tamices

ASTM

TAMICES ABERTURA

A.S.T.M. (mm)

3" 75.000

1-1/2" 37.500

3/4" 19.000

3/8" 9.500

N° 4 4.750

N° 8 2.360

N° 16 1.180

N° 30 0.600

N° 50 0.300

N° 100 0.150

N° 200 0.075

Juego de tamices que da un

espaciamiento uniforme de

puntos en la grafica

Fases del ensayo Cuarteo de la muestra

Secado en el horno

Lavado por la malla Nº 200

Secado en el horno de la muestra lavada

Tamizado de la muestra

Pesado del material retenido en cada tamiz

Correcciones y cálculos


CALCULOS


Tamices Abertura Peso Retenido % parcial % Acumulado

A.S.T.M. (mm) (gr) retenido Retenido Pasa

3" 75.000 0.0

2" 50.000 0.0

1 1/2" 37.500 80.0

1" 25.000 172.5

3/4" 19.000 43.2

1/2" 12.700 112.0

3/8" 9.500 58.9

1/4" 6.350 82.0

N° 4 4.750 32.1

N° 10 2.000 93.6

N° 20 0.850 57.5

N° 30 0.590 22.1

N° 40 0.425 20.2

N° 60 0.250 55.0

N° 100 0.149 55.1

N° 200 0.075 34.2

Fondo 81.6

Peso de la muestra secada al horno (W1) 1000.0grPeso de la muestra lavada y secada al horno (W2) 918.4gr

W1 - W2 = 81.6gr

CALCULOS


Tamices Abertura Peso Retenido % parcial % Acumulado

A.S.T.M. (mm) (gr) retenido Retenido Pasa

3" 75.000 0.0 0.0 0.0 100.0

2" 50.000 0.0 0.0 0.0 100.0

1 1/2" 37.500 80.0 8.0 8.0 92.0

1" 25.000 172.5 17.3 25.3 74.8

3/4" 19.000 43.2 4.3 29.6 70.4

1/2" 12.700 112.0 11.2 40.8 59.2

3/8" 9.500 58.9 5.9 46.7 53.3

1/4" 6.350 82.0 8.2 54.9 45.1

N° 4 4.750 32.1 3.2 58.1 41.9

N° 10 2.000 93.6 9.4 67.4 32.6

N° 20 0.850 57.5 5.8 73.2 26.8

N° 30 0.590 22.1 2.2 75.4 24.6

N° 40 0.425 20.2 2.0 77.4 22.6

N° 60 0.250 55.0 5.5 82.9 17.1

N° 100 0.149 55.1 5.5 88.4 11.6

N° 200 0.075 34.2 3.4 91.8 8.2

Fondo 81.6 8.2 100.0 0.0

Peso de la muestra secada al horno (W1) 1000.0gr

Peso de la muestra lavada y secada al horno (W2) 918.4grW1 - W2 = 81.6gr

D10 = 0.10 mm

D30 = 1.4 mm

D60 = 10.3 mm


Cu = D60/D10

Cu= 10.3/0.10

Cu=103

Cc = (D30)2

/(D10xD60)

Cc= (1.4)2/(0.10x10.3)

Cc=1.90

Diferencia entre suelos de similar granulometria


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