MECANICA

DE

SUELOS

I

“UNIVERSIDAD CATOLICA SANTO TORIBIO DE

MOGROVEJO”

INFORME 4: GRANULOMETRÍA Y LÍMITES DE ATTERBERG

TEMA: COMENTARIOS SOBRE PELICULA BEBE DE OCTUBRE

CURSO: MORAL CATOLICA

PROFESOR: BALLENA RENTERIA, MARCOS ANTONIO

NOMBRE: Kevin Chumioque Uceda.

FECHA DE PRESENTACION:

24 de Abril del 2015

TEMA: COMENTARIOS SOBRE PELICULA BEBE DE OCTUBRE

CURSO: MORAL CATOLICA

PROFESOR: BALLENA RENTERIA, MARCOS ANTONIO

NOMBRE: Kevin Chumioque Uceda.

FECHA DE PRESENTACION:

24 de Abril del 2015

INTEGRANTES:

ARIAS RIBEYRO OSWALDO.

CORNEJO MARTÍNEZ BRAYAN.

CHUMIOQUE UCEDA KEVIN.

FARROÑAN SANTAMARIA CARMEN

PROFESOR:

ING. VICENTE ALBIÑANA TERREGROSA

FECHA DE PRESENTACION:

24 de Abril del 2015

2015

I

INTRODUCCIÓN

En el presente informe se presentará el procedimiento y cálculos para el análisis

granulométrico y los límites Atterberg para lo cual se utilizó muestras inalteradas y

alteradas, dichos ensayos se realizaron en el laboratorio de la universidad. El

ensayo de granulometría se realizó para clasificar el suelo en grava, arena, limos,

etc. El cual trata de la separación del suelo para determinar sus tamaños por una

serie de tamices ordenadas de mayor a menor abertura, y luego al expresaremos

de dos maneras analíticamente o gráfica, analíticamente a través de tablas,

calculando los porcentajes retenidos y los porcentajes que pasa por cada tamiz, y

gráficamente mediante una curva.

Para obtener la distribución de tamaños, se emplean tamices normalizados y

numerados, dispuestos en orden decreciente. El análisis granulométrico al cual se

somete un suelo es de mucha ayuda para la construcción de proyectos, tanto

estructuras como carreteras porque con este se puede conocer la permeabilidad y

la cohesión del suelo.

Los límites de Atterberg se basan en el concepto de que en un suelo de grano fino

solo pueden existir 4 estados de consistencia según su humedad. Así, un suelo se

encuentra en estado sólido, cuando está seco. Al agregársele agua poco a poco

va pasando sucesivamente a los estados de semisólido, plástico, y finalmente

líquido. Los contenidos de humedad en los puntos de transición de un estado al

otro son los denominados límites de Atterberg. Los ensayos se realizan en el

laboratorio y miden la cohesión del terreno y su contenido de humedad, para ello

se forman pequeños cilindros de 3mm de espesor con el suelo.

OBJETIVOS:

Conocer el uso correcto de los instrumentos del laboratorio.

Conocer y adquirir conocimientos del método de análisis granulométrico

mecánico para poder determinar de manera adecuada la distribución de las

partículas de un suelo.

Dibujar e interpretar la curva granulométrica.

Aplicar el método de análisis granulométrico para una muestra de suelo.

Verificar si el suelo puede ser utilizado para la construcción de proyectos.

Clasificar el suelo estudiado mediante la obtención de la información

requerida para desarrollar el Sistema de clasificación SUCS.

Determinar el contenido de humedad en una muestra de suelo.

Determinar el límite líquido (LL) y el límite plástico (LP), y el índice de

plasticidad (IP).

ENSAYO DE GRANULOMETRÍA POR TAMIZADO (NTP 339.128 - ASTM D422)

El ensayo de granulométrica de un suelo es la segmentación del mismo en diferentes fracciones, seleccionadas por el tamaño de sus partículas componentes. Estas se caracterizan porque su tamaño está comprendido entre un valor máximo y otro mínimo, en forma correlativa para distintas fracciones de tal modo que el máximo de una fracción es el mínimo de la que sigue correlativamente. La finalidad del análisis granulométrico es obtener la distribución por tamaño de las partículas presentes en una muestra de suelo. De esta manera es posible clasificar el suelo, así como también conocer diferentes características, tales como su módulo de finura, la permeabilidad y la cohesión de sus partículas. La serie de tamices utilizados para la muestra de suelo son: 2", 1½", 1", ¾", ½", 3/8",1/4”, # 4, # 10, # 20, # 40, # 50, #80, # 100, # 200 y fondo. Los tamices son básicamente unas mallas de aberturas cuadradas, que se encuentran estandarizadas. La denominación en unidades inglesas (tamices ASTM) se hacía según el tamaño de la abertura en pulgadas para los tamaños grandes y el número de aberturas por pulgada lineal para los tamaños grandes y el numeral de aberturas por pulgada lineal para tamices menores de pulgada.

1.1. Objetivos:

Determinar la distribución del tamaño de partículas del suelo.

Trazar la curva granulométrica

1.2. Materiales:

Un juego de tamices normalizados.

#4

#16

#40

#80

#200

#10

#20

#50

#100

Fondo

Horno.

Taras.

Brocha.

Escobilla de Fierro.

Balanza.

Agua.

1.3. PROCEDIMIENTO PARA REALIZAR EL ENSAYO GRANULOMÉTRICO POR TAMIZADO DE UN SUELO.

Primero se pesa 3777 de la muestra.

Luego se deja saturar por 24 Horas.

La muestra obtenida después de ser lavada, se lleva al horno por el

lapso de 24 horas para que seque.

Luego la muestra ya seca se pasa por los tamices respectivos

(N°4,8,10,16,20,30,40,50,80,100 y 200)

1.4. TABLAS DE DATOS Y RESULTADOS OBTENIDOS.

PESO DE LA MUESTRA LAVADA (g) 377

PESO DE LA MUESTRA SECA SIN LAVAR (g) 374

Cabe anotar, que el cierre del porcentaje retenido acumulado no se

efectúa en el 100% a causa de pérdidas de material, que al paso de

TAMIZ ABERTURA (mm)

PESO RETENIDO (g)

% MATERIAL RETENIDO

%PASA EL RESPECTIVO TAMIZ

%RETENIDO ACUMULADO

2 pulg 50,8 0 0 100 0

1 ½ pulg 38 43.9 11,66 88,372 11,628

1 pulg 25,4 41.6 11,05 77,355 22,645

3/4 pulg 19,05 59.4 15,78 61,607 38,393

1/2 pulg 12,7 56.5 14,96 46,645 53,355

3/8 pulg 9,525 29.7 7,877 38,769 61,231

No. 4 4,75 63.6 16,86 21,909 78,091

No. 8 2,36 29.1 7,699 14,210 85,790

No. 10 2 5.9 1,583 12,626 87,374

No. 16 1,18 6.6 1,758 10,868 89,132

No. 20 0,6 6.4 1,689 9,179 90,821

No. 30 0,475 4.9 1,316 7,863 92,137

No. 40 0,425 16.5 4,639 3,225 96,775

No. 50 0,3 3.8 1,001 2,224 97,776

No. 60 0,25 2.1 0,556 1,668 98,332

No. 80 0,212 1.3 0,331 1,337 98,663

No. 100 0,15 0.6 0,156 1,181 98,819

No. 200 0,075 3.9 1,041 0,140 99,860

vasija recolectora

0.6 0,132   99,992

Σ 376.4 g

cada uno de los tamices se va quedando atrapado en las mallas, o en los bordes del tamiz.

1.5. CALCULOS.

Grafica N°1 Curva Granulométrica

, ,

Coeficiente de uniformidad

Log.

(1)

Coeficiente de concavidad

(2)

Porcentaje de Gravas

(3)

Porcentaje de Arenas

(4)

Tamaño Máximo

Tamaño Máximo Nominal

1.6. CONCLUSIONES.

Este ensayo de granulometría nos indica las proporciones de los agregados y

los requisitos del agua y cementados afectados directamente a la trabajabilidad,

porosidad y durabilidad del concreto.

El coeficiente de uniformidad como dio entre 5mm a 15mm está regularmente

gradado además representa la extensión de la curva de distribución

granulométrica, es decir, a mayor extensión de esta curva, se tendrá una mayor

variedad de tamaños. De acuerdo con la norma NTC-32 “Ensayo de

Granulometría” se tiene que: Cu<5 Mal gradado, Cu (5-15) Regular, Cu>15 Bien

gradado.

El mejor método para clasificar por tamaños las partículas gruesas es

evidentemente el tamizado, ya que cada tamiz suele denominarse por números

que se refieren a escalas establecidas.

El coeficiente de concavidad debe ser 1; si es mayor que uno (Cc >1) indica

que hay mayor cantidad de finos que de gruesos, si pasa lo contrario (Cc < 1)

indica que hay más gruesos que finos. Esta norma es llamada distribución

gauss. Así pues, se ve que para esta muestra de suelo su coeficiente de

concavidad es Cc=1,70, indicando una alta cantidad de finos con respecto a la

cantidad de material grueso.

Durante el tamizado siempre ocurren pérdidas de material, a causa de diversos factores como, mallas en mal estado que atrapan partículas, material fino que se lleva el aire al momento de realizar el pesaje etc. Aunque es preciso aclarar que estas pérdidas no deben ser mayores a

del peso final, en caso contrario de bebe repetir el ensayo, cosa que no ocurre para este ensayo, dando así como un ensayo satisfactorio.

LIMITES DE ATTERBERG

INTRODUCCION

Los límites de Atterberg nos permiten conocer o identificar de forma sencilla

algunas de las propiedades de los suelos, además los podemos encontrar en

diferentes estados; liquido, plástico, semi-sólido y sólido. Algunos materiales como

las arcillas al agregarle agua, pasan gradualmente de solido a plástico. En este

caso y en la mecánica de suelos nos interesa saber que humedad soporta para

que resista deformaciones hasta un límite donde no se rompa. En la práctica de

laboratorio nos encontraremos con un material, donde vamos a analizar el estado

líquido y el estado plástico de él mismo, para eso utilizaremos la cazuela de

Casagrande.

Atterberg (1911) realizó una serie de experimentos con suelos finos haciendo variar su

contenido de humedad, con el objetivo de encontrar la relación que existe entre el

contenido de humedad y la consistencia del suelo. Este investigador observó que para

ciertos contenidos de humedad el suelo presentaba uno de los cuatro estados distintos de

consistencia, que son: sólido, semisólido, plástico y líquido.

Posteriormente Terzaghi y Casagrande idearon métodos para determinar estos

contenidos de humedad específicos para los distintos estados de consistencia,

descritos en la norma ASTM D-427 y D-4318, en la actualidad a estos contenidos

de humedad especiales se los conoce como límites de Atterberg o de

consistencia. Puede hablarse de los límites de Atterberg en suelos que tienen un

tamaño de partículas que pasan por el tamiz Nro. 40. Para un bajo contenido de

humedad el suelo tendrá una consistencia sólida a semisólida, a medida que se va

incrementando el contenido de humedad el suelo progresivamente tomará una

consistencia plástica y finalmente para un contenido de humedad muy alto el suelo

tendrá una consistencia líquida. La siguiente figura muestra las diferentes

consistencias del suelo en función al incremento del contenido de humedad.

Los límites de Atterberg son contenidos de humedad específicos en los cuales el suelo se encuentra en etapa de transición, de un estado de una consistencia a otro.

OBJETIVOS.

Objetivo General.-

Determinar el límite líquido y el límite plástico de una muestra de suelo

coluvial y así mismo graficar la curva de calibración para ambos límites de

la presente práctica.

Objetivo Específico.-

Lograr la identificación y clasificación del suelo utilizando los limites

líquidos y plástico.

Introducir al estudiante al procedimiento de determinación de los límites líquido y plástico de un suelo.

MARCO TEORICO

Los límites de Atterberg o también llamados límites de consistencia se basan en el concepto de que los suelos finos, presentes en la naturaleza, pueden encontrarse en diferentes estados, dependiendo de su propia naturaleza y la cantidad de agua que contengan. Así, un suelo se puede encontrar en un estado sólido, semisólido, plástico y líquido o viscoso.

Límite Líquido

Esta propiedad se mide en laboratorio mediante un procedimiento normalizado en

que una mezcla de suelo y agua, capaz de ser moldeada, se deposita en la

Cuchara de Casagrande, y se golpea consecutivamente contra la base de la

máquina, haciendo girar la manivela, hasta que la zanja que previamente se ha

recortado, se cierra en una longitud de 12 mm (1/2"). Si el número de golpes para

que se cierre la zanja es 25, la humedad del suelo (razón peso de agua/peso de

suelo seco) corresponde al límite líquido. Dado que no siempre es posible que la

zanja se cierre en la longitud de 12 mm exactamente con 25 golpes, existen dos

métodos para determinar el límite líquido: - graficar el número de golpes en

coordenadas logarítmicas, contra el contenido de humedad correspondiente, en

coordenadas normales, e intrapolar para la humedad correspondiente a 25 golpes.

La humedad obtenida es el Límite Líquido. - según el método puntual, multiplicar

por un factor (que depende del número de golpes) la humedad obtenida y obtener

el límite líquido como el resultado de tal multiplicación.

Límite Plástico

Esta propiedad se mide en laboratorio mediante un procedimiento normalizado

pero sencillo consistente en medir el contenido de humedad para el cual no es

posible moldear un cilindro de suelo, con un diámetro de 3 mm. Para esto, se

realiza una mezcla de agua y suelo, la cual se amasa entre los dedos o entre el

dedo índice y una superficie inerte (vidrio), hasta conseguir un cilindro de 3 mm de

diámetro. Al llegar a este diámetro, se desarma el cilindro, y vuelve a amasarse

hasta lograr nuevamente un cilindro de 3 mm. Esto se realiza consecutivamente

hasta que no es posible obtener el cilindro de la dimensión deseada. Con ese

contenido de humedad, el suelo se vuelve quebradizo (por pérdida de humedad) o

se vuelve pulverulento. Se mide el contenido de humedad, el cual corresponde al

Límite Plástico. Se recomienda realizar este procedimiento al menos 3 veces para

disminuir los errores de interpretación o medición.

Los límites de Atterberg o límites de consistencia se basan en el concepto de que

los suelos finos, presentes en la naturaleza, pueden encontrarse en diferentes

estados, dependiendo del contenido de agua. Así un suelo se puede encontrar en

un estado sólido, semisólido, plástico, semilíquido y líquido. La arcilla, por ejemplo

al agregarle agua, pasa gradualmente del estado sólido al estado plástico y

finalmente al estado líquido.

El contenido de agua con que se produce el cambio de estado varía de un suelo a

otro y en mecánica de suelos interesa fundamentalmente conocer el rango de

humedades, para el cual el suelo presenta un comportamiento plástico, es decir,

acepta deformaciones sin romperse (plasticidad), es decir, la propiedad que

presenta los suelos hasta cierto límite sin romperse.

El método usado para medir estos límites de humedad fue ideado por Atterberg a

principios de siglo a través de dos ensayos que definen los límites del estado

plástico.

Los límites de Atterberg son propiedades índices de los suelos, con que se definen

la plasticidad y se utilizan en la identificación y clasificación de un suelo.

Consistencia.- Es la relativa facilidad con la cual el suelo puede ser

deformado

Limite líquido (LL).- contenido de humedad del suelo en el límite entre el

estado semilíquido y plástico.

Limite Plástico (LP).- es el contenido de humedad del suelo en el límite

entre los estados semisólidos y plástico.

Suelo Plástico.- Es un suelo que tiene un rango de contenido de humedad

sobre el cual mantendrá su forma bajo secado.

Índice de plasticidad (ID) Es la diferencia entre los límites líquido y plástico:

IP = LL-LP

Índice de liquidez.- Es la relación expresada en porcentajes de (1) contenido

de muestra natural de un suelo menos su límite plástico a (2) su índice de

plasticidad.

Índice de plasticidad: El índice de plasticidad también da una buena indicación de

la compresibilidad. Mientras mayor sea el IP, mayor será la compresibilidad del suelo.

Ejemplos de valores del índice de plasticidad.

Categoría Suelo IP Grado de plasticidad

I Arena o limo

Trazas de arcilla

poca arcilla

0-1 No plástico

1-5 Ligera plasticidad

5-10 Baja plasticidad

II Franco arcilloso 10-20 Mediana plasticidad

III Arcilloso limoso

Arcilla

20-35 Alta plasticidad

>35 Muy alta plasticidad

Plasticidad de diversos suelos arcillosos/limosos

Y está dado por la ecuación:

Índice de liquidez:

Dónde:

=Limite Líquido

=Limite Plástico

=Humedad Natural

MATERIALES:

Aparato de límite líquido (copa Casagrande).

Acanalador: Acanalador (Casagrande o ASTM), mango de calibre de 1 cm. Para verificar altura de caída de la cuchara.

Bandejas

Balanza:

Horno:

Depósito de porcelanato:

Agua destilada:

PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO DE LÍMITE LÍQUIDO.

PRIMER PASO: Se seca la muestra extraída.

SEGUNDO PASO: La muestra seca se lo tritura con el martillo de goma.

Agregando el agua destilada a la muestra que paso por el tamiz # 40

TERCER PASO: La muestra triturada se pasa por el tamiz # 40, hasta obtener una suficiente cantidad de suelo tamizado para el ensayo de Límite líquido

CUARTO PASO: Se coloca la muestra en el depósito de porcelanato agregándole suficiente cantidad de agua destilada, mezclando con la espátula hasta lograr una pasta homogénea.

QUINTO PASO: Una vez homogenizada la muestra se coloca en la taza de bronce de la copa de casa grande; esparciendo la muestra con la espátula normalizada en forma horizontal a la taza de bronce y tomando la precaución de formar un espesor de 10 mm en el centro de la tasa, retirando los excedentes y devolviéndolos al plato de evaporación.

SEXTO PASO: Con el acanalador normalizado, se construye un surco por el centro de la taza de bronce, cuidando no levantar el material y sosteniendo fuertemente el aparata Casagrande

SEPTIMO PASO: Posteriormente con una mano se sostiene fuertemente la copa de Casagrande y con la otra mano se gira la manivela, levantándola y dejándola caer, con una frecuencia de 2 golpes por segundo aproximadamente, hasta lograr que la muestra se una en una extensión de 10 mm, tomando como referencia el ancho de la espátula perpendicular al surco.

OCTAVO PASO: Retiramos la muestra que se unió en el centro de la taza, y se coloca en la tara, la cual ha sido previamente pesada; el resto de la muestra se coloca en el plato de evaporación de porcelana, homogeneizándolo con el resto de la muestra.

NOVENO PASO: Se pesa nuevamente la tara con la muestra, para obtener el peso húmedo y se toma nota de los datos así como el número de golpes dados para lograr que la muestra se una.

Luego la tara ya pesada se coloca en un horno por 24 horas; cumpliendo el tiempo son retiradas y pesadas nuevamente para obtener el peso.

DECIMO PASO: Se repite el mismo método para cada muestra (tres veces) hasta obtener muestras cuyo número de golpes estén por encima y por debajo de los 25 golpes.

REGISTROS Y RESULTADOS

Para los resultados (LL, LP, IP) utilizaremos las ecuaciones (1) y (2) que nombramos anteriormente.

HÚMEDAD NATURAL

RECIPIENTE N° 75

PESO DE SUELO HUMEDO+RECIPIENTE gm 116.21

PESO DE SUELO SECO+RECIPIENTE gm 94.3

PESO DEL RECIPIETNE gm 36.39

PESO DE SUELO SECO gm 57.91

PESO DEL AGUA gm 21.91

CONTENIDO DE HUMEDAD % 37.83

Tabla N°1

RESULTADOS

LIMITE LIQUIDO

LIMITE PLASTICO

INDICE DE PLASTICIDAD

INDICE DE FLUJO

Tabla N° 2

LIMITE LÍQUIDO

RECIPIENTE N° 11 19 42 36

PESO DE SUELO HUMEDO+RECIPIENTE gm 28.0 22.57 21.9 22.78

PESO DE SUELO SECO+RECIPIENTE gm 19.1 17.4 16.4 16.8

PESO DEL RECIPIENTE gm 6.53 6.68 6.61 6.7

PESO DEL SUELO SECO gm 12.57 10.72 9.79 10.1

PESO DEL AGUA gm 6.1 5.17 5.5 5.98

CONTENIDO DE HUMEDAD % 48.53 48.23 56.18 59.20

N° DE GOLPES N° 39 32 19 11

Tabla N° 3

LIMITE PLASTICO

RECIPIENTE N° 5 24

PESO DE SUELO HUMEDO+RECIPIENTE gm 29.30 32.16

PESO DE SUELO SECO+RECIPIENTE gm 27.4 30.1

PESO DEL RECIPIENTE gm 18.51 20.22

PESO DE SUELO SECO gm 8.89 9.88

PESO DEL AGUA gm 1.9 2.06

CONTENIDO DE HUMEDAD % 21.37 20.85

Tabla N° 4

N° DE GOLPES CONTENIDO DE HUMEDAD (W%)

39 48.53

32 48.23

19 56.18

11 59.20

∑ 212,14

GRAFICAS.

Grafica N °1. Determinación del límite líquido a los 25 golpes.

Limite líquido a los 25 golpes

Grafica N°2

Ahora bien si se supone que a través del tamiz #200 pasa más del 50% de material, este se puede clasificar en la carta de plasticidad, tal y como se muestra a continuación:

24,191835

Conforme a lo anterior si se ubica este material en la carta de plasticidad se puede decir que corresponde a un suelo arcilloso de alta compresibilidad.

CALCULOS.

Humedad Natural

Teniendo en cuenta la tabla N°1 tenemos que:

Donde

Entonces tenemos que:

El contenido de humedad ( ) para la determinación del límite líquido y limite

plástico en cada una de las diferentes muestras en la taba N°3 y en la tabla N°4 se aplica la formula anterior.

La gráfica N°1 muestra la curva de flujo donde se determinó por medio de está el límite líquido.

Limite Liquido (LL)

Teniendo en cuenta la ecuación de la recta de la gráfica se obtiene el LL.

Limite Plástico (LP)

Se determina mediante el promedio de humedades obtenidas en las columnas del límite plástico mostrados.

Índice de plasticidad (IP)

Índice de Liquidez (IL)

Índice de Consistencia

Índice de Fluidez

Es la pendiente que obtuvimos de la gráfica N° 1

CONCLUSIONES.

Según el índice de liquidez obtenido igual al 85,60 da cuenta de un suelo que tiene un contenido de agua natural mayor que el límite plástico, esto es una característica de los suelos que se encuentran según como suelo normalmente consolidado.

Al ser un suelo normalmente consolidado va a presentar bajas resistencias, medianos asentamientos e indica que nunca ha tenido historial de esfuerzos.

Según Valores de los límites de Atterberg para minerales de arcilla. J.K. Mitchell (2) . Un suelo con un Ll(37-72) Y de LP (19-27) corresponde a un mineral de arcilla Notronita.

El índice de consistencia obtenido es de 14,40 da cuenta a un suelo con baja resistencia al ser moldeado.

Un IP elevado indica un exceso de arcilla o de coloides en el suelo. El índice de plasticidad también da una buena indicación de la compresibilidad. Mientras mayor sea el IP, mayor será la compresibilidad del suelo. El índice de plasticidad obtenido de la muetra fue 32,03 encentrándose en el rango de (20-35) el cual representa un suelo arcilloso de alta plasticidad.

Conforme a la suposición tomada de que el material pasa en más de un 50% el tamiz #200, y tomando como referencia el Sistema Unificado De Clasificación De Suelos; conforme a los valores obtenidos de índice de plasticidad y limite líquido, se ubican en la carta de plasticidad (grafica-#2), arrojado como resultado que la muestra de suelos sometida a análisis de laboratorio puede corresponder a un suelo arcilloso de alta compresibilidad.

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