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7/23/2019 LA-ARENA ok

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Universidad Alas Peruanas

Mecnica De Suelos

LA ARENA

1. CONCEPTOLa arena o rido fino es el material que resulta de la desintegracin natural de las rocas

o se obtiene de la trituracin de las mismas, y cuyo tamao es inferior a los 5mm.

2. CLASIFICACION DE ARENASPara su uso se clasifican las arenas por su tamao. A tal fin se les hace pasar por unos

tamices que van reteniendo los granos ms gruesos y dean pasar los ms finos.

2.1.ARENA FINA!s la que sus granos pasan por un tami" de mallas de #mm de dimetro y son retenidos

por otro de $.%5mm.

2.2.ARENA MEDIA!s aquella cuyos granos pasan por un tami" de %.5mm de dimetro y son retenidos por

otro de #mm.2.3.ARENA GRUESA

!s la que sus granos pasan por un tami" de 5mm de dimetro y son retenidos por otro

de %.5mm. Las arenas de granos gruesos dan, por lo general, morteros ms resistentes

que las finas, si bien tienen el inconveniente de necesitar mucha pasta de

conglomerante para rellenar sus huecos y ser adherentes. !n contra partida, el mortero

sea plstico, resultando &ste muy poroso y poco adherente.

SUELOS FINOS Y GRUESOS1. SUELOS FINOS

Presentado Por: Olmos Torres Crdova


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Los suelos finos estn constituidos de part'culas compuestas de fragmentos diminutos de roca,

minerales y minerales de arcilla, con te(tura granular y en houelas. )e acuerdo al sistema de

clasificacin unificado estas part'culas tienen un tamao inferior a $.$*5 mm, que corresponden

a la categor'a del limo y la arcilla, por lo que toda fraccin de suelo que pasa el tami" +ro. %$$es considerado como suelo fino.

1.1. Anlisis mecnico o! "i#!$me%!o.

Aunque e(isten tamices con aberturas de malla menores a $.$*5 mm, no es apropiado su uso

para determinar la distribucin del tamao de part'culas de la fraccin de suelo fino, debido a

que las part'culas del suelo fino no siempre tienen te(tura granular sino en houelas y estas

ltimas poseen propiedades el&ctricas importantes que dificultar'an el tami"ado.

-toes /#05$1 desarroll una ecuacin que relaciona la velocidad de descenso de una part'cula

esf&rica en un fluido con respecto al tamao de esta, que es2

)onde2

v 3 4elocidad de descenso de la part'cula.

s 3 Peso unitario de los slidos del suelo



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6 3 Peso unitario del agua.

h 3 4iscosidad dinmica del fluido.

) 3 )imetro de la part'cula con forma esf&rica.

7on el concepto que encierra la ecuacin anterior conocida tambi&n como la ley de -toes,

puede determinarse el tamao del ms del 8$9 de las part'culas del suelo fino. !l hidrmetro

del tipo A-:; #5%< que se muestra en la =igura #.%>a, es un instrumento de laboratorio para

medir la gravedad espec'fica de un l'quido /=igura #.%>b1.

!l anlisis mecnico por hidrmetro est basado en el principio de sedimentacin de las

part'culas del suelo fino en suspensin. 7uando un suelo fino es dispersado en agua, las

part'culas sedimentarn a diferentes velocidades, dependiendo de su te(tura, tamao y masa,

adems de la viscosidad del agua. Para simplificar el anlisis, se asume que las part'culas

tienen forma esf&rica de tal manera que puede utili"arse la ley de -toes para describir su

comportamiento. !l dimetro de la part'cula segn la ecuacin anterior ser2

La velocidad v de esta ecuacin puede escribirse como2

)onde2

L 3 !s la distancia que recorre la part'cula al sedimentarse.

t 3 !s el tiempo que tarda en recorrer esa distancia.

?eempla"ando2

!n esta ecuacin y factori"ando se tendr que2

)onde2 @s 3 @ravedad espec'fica del suelo fino.



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=igura #.%>. , la distancia L que

recorre la part'cula conviene medirla en cm y el tiempo de la sedimentacin es muy lento por lo

que debe medirse en minutos. 7ompatibili"ando unidades se tendr que2

Por lo que se tendr que2

-in embargo, para determinar fcilmente del dimetro de la part'cula, la ecuacin C#.D>E puede

escribirse2

)onde2



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:anto la gravedad espec'fica como la viscosidad del agua dependen de la temperatura, por lo

cual la norma A-:; )D%% ha tabulado valores para el coeficiente F en funcin a la temperatura

y la gravedad espec'fica, que se muestran en la :abla #.8.

:abla #.8. 4alores de F /A-:; )D%%1.

!n laboratorio el anlisis mecnico por hidrmetro, se reali"a en un cilindro /#0G ( %.5G1 con

agua mantenida a temperatura constante donde es introducida una cantidad apropiada de

suelo. Para dispersar las part'culas en todo el fluido y acelerar la sedimentacin, se introduce

defloculador que por lo general es he(ametafosfato de sodio. La solucin debe ser me"clada

en&rgicamente para homogeni"ar el fluido, es recomendable que la cantidad total de fluido sea

de #$$$ ml, por lo que tal ve" deba aadirse agua destilada.

7uando el hidrmetro es colocado en el cilindro /=igura #.%>b1 este queda suspendido a cierta

profundidad, a medida que las part'culas en suspensin sedimenten el hidrmetro se hundir

consecuentemente, ya que la gravedad espec'fica del fluido est en funcin al contenido de

part'culas por unidad de volumen en suspensin. La lectura del hidrmetro se reali"a del punto

que est en el centro del bulbo del hidrmetro hasta la medida que marca el nivel superior de

agua en la regla graduada, esta distancia es L en la =igura #.%>b. !ste valor puede

obtenerse de la siguiente e(presin2

)onde2

L 3 Profundidad sumergida del bulbo del hidrmetro.

L# 3 ;edida de la profundidad sumergida de la parte superior del bulbo.

L% 3 Longitud del bulbo /#D cm para hidrmetro A-:; #5%


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4H 3 4olumen del bulbo del hidrmetro /I* cm> para hidrmetro A-:; #5%E. La norma A-:; )D%% presenta valores tabulados para la variacin de L

respecto a ? vlidos para el equipo de laboratorio anteriormente descrito, que se muestran en

la :abla #.#$.

-e toman lecturas con el hidrmetro de la densidad del fluido para diferentes intervalos de

tiempo, que por lo general son2

t# 3#5 seg, t% 3>$ seg, t>3# min, tD 3 % min, t5 3 D min,... ,t#D3%D horas y t#5 3 D0 horas.

7on los valores de L y t para los diferentes intervalos de tiempo en la ecuacin C#.DDE, seobtienen los diversos tamaos de part'culas del suelo fino.



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7urva de distribucin del tamao de part'culas.

Al igual que el anlisis mecnico por tamices se puede tra"ar la curva de distribucin deltamao de part'culas para el suelo fino. 7on la ecuacin C#.DDE se determina el tamao de las

part'culas del suelo, pero el porcentae de estas que pasan un tamao de aberturas de un tami"

imaginario se puede determinar con la ecuacin2

..#.D5

)onde el valor de a es una correccin para la gravedad espec'fica, que ser2

#.DI

!ste valor de correccin tambi&n puede ser obtenido de la :abla #.##

!s muy importante que la temperatura se mantenga constante durante todo el ensayo, para

lograr esto en la prctica se sumerge el cilindro de sedimentacin en un bao mar'a que

mantiene el agua a temperatura constante. -in embargo tambi&n deben aplicarse factores de

correccin por temperatura y viscosidad del fluido al valor de ? en la ecuacin C#.D5E, donde la

forma de aplicar todos estos se describe ampliamente en un manual especiali"ado de

laboratorio.

:odos los resultados son registrados ordenadamente en una tabla al igual que en el caso del

suelo de grano grueso. 7on los valores del tamao de part'culas en mil'metros obtenidos de la

ecuacin C#.DDE, ubicados en orden inverso en el ee de las abscisas en escala logar'tmica y el

porcentae de las part'culas que pasan un tami" imaginario obtenido de la ecuacin C#.D5E,

ubicada en el ee de las ordenadas, se tra"a la curva de distribucin del tamao de part'culas

como se observa en la =igura #.%D. !sta curva es la continuacin de la curva de distribucin del

tamao de part'culas del suelo de grano grueso. !n el sector donde se conectan estas dos

curvas e(iste una ligera discontinuidad que por lo general se debe a las diferentes te(turas de



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las part'culas, esta debe corregirse manualmente para mantener la continuidad de las dos

curvas, como se muestra en las curvas de la =igura #.%%b, d y e.

=igura #.%D. 7urva de distribucin del tamao de part'culas.

%. SUELOS GRUESOS

!stos suelos estn constituidos de part'culas con te(tura granular compuestas de

fragmentos de roca y mineral. )e acuerdo al sistema de clasificacin unificado estas

part'culas tienen un tamao comprendido entre *5 y $.$*5 mm, que corresponde al tamao

de la grava y arena. Aunque en su mayor'a contienen part'culas mayores a $.$*5 mm

tambi&n contienen material fino en pequea cantidad, como conunto estos suelos tienen

mayor resistencia a la erosin.

>.



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2.1. Anlisis mecnico o! %&mices.

)ebido al tamao de las part'culas y la forma granular que presentan estos suelos, fcilmente

puede clasificarse los distintos tamaos de las part'culas que lo constituyen mediante tamices

con diferentes aberturas. A este anlisis se lo llama2 anlisis granulom&trico del suelo.

!l tami" o criba que se muestra en la =igura #.#8a, consiste de un plato de acero ino(idable

con una malla metlica adherida en la parte inferior con aberturas de tamao uniforme. !(isten

dos tamaos estndar de tamices los de 0 y #%G, mostrados en la =igura #.#8b y c,

respectivamente.

=igura #.#8. :amices para el anlisis mecnico del suelo de grano grueso.

/a1 :ami". /b1 :ami" de 0G. /c1 :ami" de #%G.

La :abla #.0 muestra la serie A-:; de tamices de 0G y #%G disponibles en el mercado para el

anlisis mecnico del suelo, el tamao de la abertura de la malla /e(presado en mil'metros1

est identificado por un nmero de tami".

+o es necesario tener todos los tamices para reali"ar un anlisis granulom&trico del suelo,

simplemente bastan algunos tamaos que estn en funcin al sistema de clasificacin del

tamao de part'culas que se est& empleando. !n el sistema de clasificacin unificado /M-7-1

las part'culas consideradas grano grueso tienen un tamao mayor a $.$*5 mm, por lo tanto el

tami"2 +ro. %$$ retiene las part'culas de grano grueso y dea pasar las part'culas finas delsuelo, por lo que el tami" +ro. %$$ clasifica las part'culas de grano grueso de las finas.

)entro las part'culas de grano grueso el tamao de la arena est comprendido entre D.*5 y

$.$*5 mm, el tami"2 +ro. D retiene los tamaos mayores a D.*5 mm y dea pasar los de menor

tamao que son retenidos en el tami" +ro. %$$. La grava tiene un tamao comprendido entre

*I.% y D.*5 mm, el tami" de >G retiene part'culas mayores a *I.% mm y dea pasar part'culas de

menor tamao que se retendrn en el tami" +ro. D o en el +ro. %$$. Para el sistema de

clasificacin unificado es indispensable tener los tamices +ro. %$$, D y el de >G, sin embargo si

se utili"an tamices intermedios a estos tamaos se tendr un anlisis granulom&trico mspreciso.



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:abla #.0. -erie A-:; de tamices /A-:; )D%% y !#$$1.

!n la =igura #.%$ se muestra un tami"ador, que es un equipo de laboratorio donde se instalan

las diferentes medidas de tamices, este agita todo el conunto de tal manera que el suelo puede

descender por todos los tamices que clasifican el tamao de las part'culas.

-e instalan los tamices en forma descendente, el de mayor abertura en la parte superior y el de

menor abertura en la parte inferior, el suelo es colocado en el tami" superior y tambi&n se

coloca un plato en la parte inferior del ltimo tami" para recibir la fraccin mas fina de suelo.

)eben seleccionarse con cuidado los tamices que se van ha instalar, el tami"ador permite

regular la intensidad y el tiempo del tami"ado.



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=igura #.%$. :ami"ador de laboratorio.

Antes de tami"ar la muestra de suelo, esta debe ser lavada desmenu"ando todos los terrones

que e(istan y luego ser secada en horno por %D horas a #$5 N7. )urante el lavado y tami"ado

se perdern part'culas de suelo esta p&rdida no debe superar el %9 de la masa total.

La muestra de suelo debe ser tami"ada por lo menos #5 minutos, donde cada tami" retendr

una fraccin de masa de suelo y el plato inferior retendr las part'culas mas finas del suelo

menores a $.$*5 mm para otros propsitos.

La masa de la fraccin de masa de suelo retenida en cada tami" ser2 ;#, ;%, ;>,, ;i.

La masa de la fraccin fina de suelo en el platillo ser2 ;p.

!l total de la masa de suelo ser2 ;# K ;% K ;> KK ;i K ;p 3;.

-e determina la masa acumulada de suelo retenida para cada tami", para un tami" i ser2

;# K ;% K ;> KK ;i

-e determina la masa de suelo que dea pasar cada tami". La masa de suelo que dea pasar el

tami" i ser2

; O /;# K ;% K ;> K.K ;i1

-e determina el porcentae de suelo que dea pasar cada tami". !l porcentae de suelo que

pasar el tami" i ser2

:odos los resultados son registrados ordenadamente en una :abla. 7on los valores del tamaode las aberturas del tami" en mil'metros ubicados en orden inverso en el ee de las abscisas en



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escala logar'tmica y el porcentae de la masa de suelo que pasa ubicada en el ee de las

ordenadas, se tra"a la curva de distribucin del tamao de part'culas como se muestra en la

=igura #.%#.

2.2. P&!me%!os #e l& C'!(& #e #is%!i)'ci$n #el %&m&*o #e &!%+c'l&s.

A partir de la curva de distribucin del tamao de part'culas, se puede obtener cantidades en

porcentae de un tamao de part'culas especial que contenga el suelo. !l dimetro de la

part'cula /)i1 se refiere al tamao del grano o dimetro aparente de una part'cula de suelo y el

sub'ndice que lo acompaa indica la cantidad de part'culas en porcentae ms pequeas queesta. Por eemplo2 )#$ 3 % mm, significa que el #$9 de los granos de la muestra son menores

en dimetro que % mm. !l dimetro )#$ es llamado dimetro o tamao efectivo del suelo, este

al igual que el2 )I$, )>$, )%5 y )*5, son tamaos especiales de las part'culas que contiene el

suelo para evaluar la distribucin del tamao de part'culas del suelo.



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=igura #.%%. 7urvas de distribucin del tamao de part'culas de cinco suelos /7oduto, #8881.

/a1 -uelo de grano grueso /grava y arena1. /b1 -uelo bien gradado con una amplia variedad de

tamaos de part'cula. /c1 -uelo de grano grueso con una reducida variedad de tamaos de

part'cula. /d1 -uelo con gradacin hueca, no contiene un cierto rango de tamaos de part'cula.

/e1 -uelo compuesto de part'culas finas /limo y arcilla1.

&, Coe-icien%e #e 'ni-o!mi# CU,.

!ste parmetro evala el grado de similitud en tamao de las part'culas del suelo, que ser2

Mn valor grande de este parmetro indica que las part'culas entre )I$ y )#$ difieren en gran

manera de tamao, lo que indica desuniformidad en relacin al tamao. Mn suelo con una

distribucin uniforme har que la curva de distribucin tienda a ser vertical como en la =igura

#.%%c, mientras que la desuniformidad la har ms hori"ontal como en la =igura #.%%b.

), Coe-icien%e #e /!&ci$n CC,.

!ste parmetro evala la progresin de la variacin en tamao de las part'culas del suelo, queser2

Los valores de 77 muy aleados a la unidad indican la falta o la poca cantidad de una serie de

tamaos de part'culas. Mna distribucin bien gradada har que la curva de distribucin se

asemee a una recta /=igura #.%%a, b1 y una mala gradacin la har sinuosa o uniforme /=igura

#.%%c y d1.

c, Coe-icien%e #e cl&si-ic&ci$n So,.

!ste parmetro es otra alternativa poco conocida para evaluar la uniformidad y se escribe2



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