Capitulo 4. clasificacion. granulometría

LA CLASIFICACION DE LOS SUELOS

REQUIERE:

LA REALIZACIÓN DE PRACTICAS DE

CAMPO Y DE LA BORATORIO,

CON EL FIN DE:

CONOCER SU COMPOSICIÓN

GRANULOMETRICA Y SUS

CARACTERISTICAS DE PLASTICIDAD

IDENTIFICACION Y CLASIFICACION DE SUELOS

Prof: Romel Gallardo A.

MECANICA DE SUELOS –– Prof: R.G.A.


Fuente: Suárez, J.


Fuente: Suárez, J.



Adaptado de: Suárez, J.

Fuente: Gallardo, 2013

EXÁMEN VISUAL DE MUESTRAS INALTERADAS




EXÁMEN VISUAL DE MUESTRAS INALTERADAS

Las muestras que se obtienen mediante el uso de barrenas en los

sondeos por Rotación, permiten analizar las condiciones del

macizo rocoso, en este caso se aprecia que se presenta un alto

grado de meteorización de la roca.


GRANULOMETRÍA


Para realizar la clasificación de un

suelo el primer paso a realizar es

conocer la distribución de los tamaños

de partículas que constituyen el suelo,

para se requiere realizar el ensayo de

Granulometría.



GRANULOMETRIA

NORMA INV. E-123

OBJETIVOS DEL ENSAYO DE

GRANULOMETRIA

Determinar el porcentaje de los

diversos tamaños de granos.

Tener una idea general de:

* La permeabilidad.

* Fricción.




GRANULOMETRIA



GRANULOMETRÍA

MEDIANTE EL TAMIZADO SE PUEDE CONOCER EL TAMAÑO DE LAS

DIFERENTES PARTÍCULAS QUE COMPONEN EL SUELO.

GRANULOMETRIA

La granulometría permite:

Determinar la proporción en que participan los granos del suelo, en

función de sus tamaños. Esa proporción se llama GRADACIÓN

DEL SUELO.

Revelar algo sobre las propiedades físicas y mecánicas del material en

el caso de los suelos gruesos.

Diámetro de una Partícula: Se toma como el correspondiente a la

abertura de la malla del tamiz más pequeño que la deja pasar.

Métodos Mecánicos:

1. Análisis por Tamizado (NORMA ICONTEC 1522 / INV E-123):

* Se realiza sobre una muestra de suelo seco lavado a través del Tamiz N° 200

(0.074 mm)

DISTRIBUCION SEGÚN LOS DIAMETROS


GRANULOMETRIA

* Se utiliza una serie de tamices que pueden ir desde el tamiz de 3”

(76.1mm) hasta el tamiz más fino el N° 200 (0.074mm).

* Se pesa la fracción que queda retenida en cada malla y se compara

respecto al total de la muestra seca antes de su lavado a través del Tamiz

N° 200.

* Se realiza una representación gráfica de los resultados. Diámetro de

grano (mm) (X) vs % que pasa (Y).

Los tamices son mallas cuyos orificios o huecos, son redondos o cuadrados.


GRANULOMETRIA

Peso de material secado al aire a utilizar

En el ensayo de granulometría por tamizado

para fracción retenida Tamiz No.10

Peso de material secado al aire pasa Tamiz No.10

115 gr suelos arenosos

65 gr suelos arcillosos.


GRANULOMETRIA

IDENTIFICACION DE TAMICES

1. ABERTURA MAYOR A 3/8”(0.375”=9.52 MM):

Se toma el valor de la abertura o diámetro del orificio expresado en

pulgadas.

TAMIZ DIAM. (mm)

11/2” 38.1 mm

3/4” 19.05 mm

1/2” 12.70 mm

3/8” 9.52 mm

2. ABERTURA MENOR A 3/8”(0.375”=9.52 MM):

El tamiz se designa por el número de huecos por pulgada que tiene la

malla.


GRANULOMETRIA

TAMIZ DIAM. (Pulg.) DIAM. (mm)

N°4 0.187” 4.75 mm

N°8 0.094” 2.38 mm

N°100 0.0059” 0.15 mm

N°200 0.0029” 0.075 mm

EL TAMIZ N° 200 SE CONSIDERA LA MALLA MAS FINA Y

ESTABLECE EL LIMITE ENTRE SUELOS GRUESOS Y SUELOS

FINOS.

Fuente: González, G y Noguera, W. (2013)


GRANULOMETRIA

Fuente: Suárez, J.


GRAVAS

PARTÍCULAS RETENIDAS HASTA

EL TAMIZ Nº4

ARENAS

PARTÍCULAS QUE PASAN EL

TAMIZ Nº4 Y SON RETENIDAS EN

EL TAMIZ Nº4


GRANULOMETRIA

2. Análisis por Hidrómetro (NORMA INV. E-123-2014):

* Se realiza a la fracción fina del suelo, es decir; las partículas con

diámetros menores al Tamiz N° 200 y partículas de hasta alrededor de

0.001 mm (Arcillas)

* El procedimiento se realiza utilizando un densímetro o Hidrómetro (el

152H).

* Se mide en diferentes tiempos la densidad de la solución agua suelo.

* Se utiliza la ley de sedimentación de Stokes para determinar los

diámetros equivalentes de las partículas que, al sedimentarse, conforman

el % de partículas menores que las que se encuentran al nivel medio del

bulbo del Hidrómetro.

2

2

)(

9

2

DV

fs

V=Velocidad de sedimentación (cm/s).

D=Diámetro partícula en cm.

=Viscosidad Absoluta en gr*s/cm2


GRANULOMETRIA

NORMA INV. E-124

A: 038 – 0.9 – 7.2

Fuente: Suárez, J.

ACTIVIDAD: <1 ; 1 y 4 ; >4


GRANULOMETRIA

HIDROMETRO ASTM 152HCilindro 1000 mlMuestra y

Solución patrón


Fuente: Gallardo, 2015Fuente: Gallardo, 2015


GRANULOMETRIA

RaR

0



GRANULOMETRIA

H representa el nivel máximo donde se encuentran

partículas de Diámetro D o menores.

EL HIDROMETRO DETERMINA LA GRAVEDAD ESPECIFICA DE

LA SUSPENSIÓN AGUA-SUELO EN EL CENTRO DEL BULBO

R

L1L

L



GRANULOMETRIA

* El diámetro se estima con la expresión:

* Los valores de K se encuentran tabulados para diferentes

valores de Ss y temperatura de la suspensión.

* Los valores de L se encuentran tabulados en función de la

lectura corregida del hidrómetro por menisco solamente (R =

Ra + Cm) donde Ra es la lectura sobre el menisco y Cm la

corrección por menisco.

t

LK

VD

fs

**1800


GRANULOMETRIA

• % más fino = Rc*a/Ws; donde “a” es un factor de corrección para

el peso específico de los sólidos del suelo s, Rc es la lectura

corregida por defloculante y cero y por temperatura.

* Muestra= 50 a 60 gr Suelos Arcillosos

75 a 100 gr Suelos ArenososHidrómetro N° Gs de los sólidos = a =

Agente Dispersante Cantidad Ws = gr

Correción de cero y Defloculante (Cd) 4.0 Corrección del menisco 1.0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

FECHAHora de

la Lectura

Tiempo

transcurrido

(min)

Temp. °C

Lectura

real del

hidrómetro

Ra

Lectura

corregida del

hidrómetro

Rc=Ra-Cd±CT

% más fino

((Rc*a)/(Ws))*100

Hidrómetro

corregido

por menisco

R=Ra+Cm

L

(Tabla 1) INV.

E-124

L/tK

(Tabla 3A)D (mm)

152 H

NaPO3 4% en 125 ml

* Lectura corregida = Rc = Lectura real (Ra) - corrección de cero + CT * L = Profundidad efectiva en mm. Entrar a la tabla con el valor R columna 8

* % más fino = ((Rc*a)/Ws)*100. a se obtiene de la Tabla 4 * t = Tiempo transcurrido desde el inicio de la sedimentación

* CT = Corrección por Temperatura (Tabla 2 INV. E-124) hasta la toma de la lectura, en minutost

LKD *

1 2 3

FECHAHora de

la Lectura

Tiempo

transcurrido

(min)

Día 1 7:31 a.m 1

2

3

4

8

7:45 a.m 15

30

8:30 a.m 60

9:30 a.m 120

11:40 a.m 250

4:40 p.m 550

Día 2 7:30 a.m 1440

3:30 p.m 1920

Día 3 7:30 a.m 2880

Día 4 7:30 a.m 4320

Día 5 7:30 a.m 5760


GRANULOMETRIA

5. DETERMINAR EL DIÁMETRO EFECTIVO DE UN SUELO.

1. VERIFICAR SI UN SUELO GRUESO ES BIEN O MAL

GRADADO. Los suelos bien gradados con amplia gama de

tamaños de partícula tienen mejor comportamiento

ingenieril.

2. ESTIMAR SI UN SUELO ES UNIFORME O NO. Es más

permeable un suelo uniforme que uno no uniforme.

3. MOSTRAR LA DISTRIBUCION DE TAMAÑOS DE GRANO

A TRAVÉS DE LA CURVA GRANULOMETRICA.

4. DETERMINAR LOS COEFICIENTES DE UNIFORMIDAD

(Coeficiente de la pendiente) Y CURVATURA.

OBJETO DE LA GRANULOMETRIA


GRANULOMETRIA

CLASIFICACION DE SUELOS BASADO EN

GRANULOMETRIA

1. AASHTO

2. ASTM

GRAVA

GRUESA FINA

ARENA

LIMO ARCILLA COLOIDES

2

mm

N°10

0.42mm

N°40

0.074mm

N°200

0.005

mm

0.001

mm

2 mm

N°10

0.42

mm

N°40

0.074

mm

N°200

0.005

mm

0.001

mm

GRAVA

MEDIA FINA

ARENA

LIMO ARCILLA COLOIDES

GRUESA

4.75

mm

N°4

76.2

mm

3”


GRANULOMETRIA

CLASIFICACION DE SUELOS BASADO EN

GRANULOMETRIA

3. UNIFICADA “SCU”

GUIJARROSGRAVA

GRUESA FINA GRUESA MEDIA FINA

ARENAFINOS

0.075

mm

N°200

0.42

mm

N°40

2

mm

N°10

4.75

mm

N°4

19.5

mm

3/4”

76.2

mm

3”

CURVA GRANULOMETRICA

El resultado de la prueba de granulometría se

representa en papel semilogarítmico el % que pasa y

la abertura de la malla en mm. Se grafica en este

papel para lograr que suelos con granulometrías

similares tengan la misma curva granulométrica.


GRANULOMETRIA

CURVA GRANULOMÉTRICA

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.00.11.010.0100.0

PO

RC

EN

TA

JE Q

UE P

AS

A

TAMICES ESTANDAR U.S.A.

Diametro de grano en mm

10 40 20020 10043/81/221/2 2 11/2 1 3/4



GRANULOMETRIA

CARACTERISTICAS DE LA

CURVA GRANULOMÉTRICA


GRANULOMETRIA

GRADACION ABIERTA

BIEN GRADADA

SUELO UNIFORME


GRANULOMETRIA

EJEMPLO DE CLASE

Supóngase que se tienen dos suelos A y B.

SUELO A:

90% del total de la muestra de suelo es < 1.0 cm

50% del total de la muestra de suelos es < 0.1 cm

10% del total de la muestra de suelo es < 0.01 cm

SUELO B:

90% del total de la muestra de suelo es < 0.10 cm.



1. COMO ES LA GRANULOMETRIA DE “A” CON RESPECTO A “B”?

2. DIBUJAR EN ESCALA ARITMETICA.

3. Como sería la gráfica de un suelo muy uniforme?

4. Como sería la gráfica de un suelo bien gradado?


SUELO A SUELO B

% más fino % más fino

10 90 100

1 50 90

0,1 10 50

0,01 0 10

D (mm)

GRANULOMETRIA


GRANULOMETRIA

COEFICIENTES DE UNIFORMIDAD Y CURVATURA

Fueron planteados por Allen Hazen, quien

encontró que la permeabilidad de las arenas

sueltas para filtros dependía de dos cantidades: El

Diámetro Efectivo y el Coeficiente de Uniformidad

(Cu)

El coeficiente de Curvatura (Cc) permite ayudar a

establecer las condiciones granulométricas del

suelo en el sentido si el material es bien o mal

gradado.


GRANULOMETRIA

COEFICIENTES

COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD

COEFICIENTE DE CURVATURA

𝑪𝒖 =𝑫𝟔𝟎

𝑫𝟏𝟎

𝑪𝑪 =(𝑫𝟑𝟎)

𝟐

𝑫𝟏𝟎 ∗ 𝑫𝟔𝟎


ARENA bien gradada se requiere:

Cu>6 y 1<Cc<3

Cuando Cu es menor de estos valores se dice que el suelo no es gradado

sino prácticamente uniforme en el diámetro de sus partículas.

GRAVA: 41.13 D10: 0.07

ARENA: 48.07 D30: 0.65

FINOS: 10.80 D60: 5.00

Cc: 1.2 Cu: 71.4SW-SM

GRANULOMETRIA


Para que una GRAVA sea bien gradada se requiere:

Cu>4 y 1<Cc<3



GRAVA: 59.09 D10: 0.17

ARENA: 34.45 D30: 1.10

FINOS: 6.47 D60: 7.00

Cu: 41.18 Cc: 1.02GW-GM

GRANULOMETRIA


Para que una GRAVA sea bien gradada se requiere:

Cu>4 y 1<Cc<3



GRAVA: 69.24 D10: 0.55

ARENA: 30.43 D30: 4.80

FINOS: 0.33 D60: 22.00

Cc: 1.9 Cu: 40GW

GRANULOMETRIA


Fuente: Suárez, J.

GRANULOMETRIA


GRANULOMETRIA

APLICACIONES

VERIFICAR GRADACIONES SEGÚN MATERIAL: Cuando se

construyen capas de afirmado, bases, subbases, bases estabilizadas,

tratamientos superficiales, concretos hidráulico, concreto asfáltico se

requiere que las granulometrías de los materiales a utilizar tengan

gradaciones que estén dentro de un rango establecido por las normas de

construcción. Lo anterior con le objeto de garantizar un óptimo

comportamiento del agregado. Ej. Especificaciones Afirmado.

Diametro de grano en mm

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.010.1110100

TAMICES ESTANDAR U.S.A.

PO

RC

EN

TA

JE Q

UE P

AS

A


GRANULOMETRIA

EJERCICIOS

1. Dados los pesos retenidos, dibuje la curva granulométrica para el

suelo dado.

•Muestra seca = 2363.6 gr.

• Tipo de Gradación?

• Tipo de suelo? Grueso, Fino o Medio?

• Suelo limpio?

• Diámetro efectivo ?

TAMIZ ABERTURA Peso (grs.)

(pulg) (mm) Retenido

3/4 19.00 64.0

1/2 12.70 98.5

3/8 9.53 73.9

4 4.76 227.6

8 2.38 265.5

16 1.19 379.9

30 0.595 458.6

50 0.297 430.8

100 0.149 296.6

Pasa 100 68.2


GRANULOMETRIA

EJERCICIOS

2. Dados los pesos retenidos, dibuje la curva granulométrica para el

suelo dado.

•Muestra seca = 626.4 gr.

• Tipo de Gradación?

• Tipo de suelo? Grueso, Fino o Medio?

• Suelo limpio?

• Diámetro efectivo ?

TAMIZ ABERTURA Peso (grs.)

(pulg) (mm) Retenido

11/2 37.5 0.0

1 25 0.0

3/4 19 0.0

1/2 12.5 39.7

3/8 9.5 11.5

4 4.75 35.7

10 2.00 66.1

20 0.85 75.2

40 0.425 71.5

100 0.150 84.0

200 0.075 34.4


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.010.1110

GRANULOMETRIA


GRANULOMETRIA


GRANULOMETRIA

Cuestionario:

1.Qué aplicabilidad desde el punto de vista práctico tiene el

análisis granulométrico?

2.Qué información aporta una curva granulométrica?

3.Explique por qué se puede medir tamaño de grano usando

una prueba basada en la densidad.

4.Estas pruebas aplican para cualquier tipo de suelo?

Explique.

5.Por qué en la naturaleza se puede encontrar suelos con

diferentes tamaños de grano?

6. Que norma NTC y ASTM equivalente a la INV E-123 se

puede utilizar para este ensayo?MECANICA DE SUELOS –– Prof: R.G.A.

Capitulo 4. clasificacion. granulometría

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