Granulometria Por Tamizado 1 [PDF]

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UNIVERSIDAD ANTENOR ORREGO



FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA CIVIL



ANALISIS GRANULOMETRICO DE SUELOS POR TAMIZADO I. INTRODUCCION La distribución granulométrica de un suelo se define como la división del suelo en diferentes fracciones, es decir es la determinación de los porcentajes de grava, arena, limo y arcilla que se encuentra en cierta masa de suelo, seleccionadas por el tamaño de sus partículas que las componen, estas partículas de cada fracción se caracterizan porque su tamaño se encuentra comprendido entre un valor máximo y un valor mínimo, en forma correlativa para las distintas fracciones de tal manera que el máximo de una fracción es el mínimo de la que le sigue correlativamente. Una de las razones que ha contribuido a la difusión de las técnicas granulométricas, es que en cierto sentido la distribución granulométrica proporciona un criterio de clasificación. Los términos conocidos como arcilla, limo, arena y grava tiene tal origen y un suelo se clasifica como arcilla o como arena según tuviera tal o cual tamaño máximo. La necesidad de un sistema de clasificación de suelos no es discutible, pero el ingeniero ha de buscar uno en que el criterio de clasificación le sea útil. El análisis granulométrico consiste en pasar el suelo por una serie de tamices previo conocimiento del peso total de la muestra, la parte del suelo retenido por cada tamiz se calcula en forma individual con relación al peso total y luego se determina los porcentajes que pasan por cada tamiz. En el presente ensayo de laboratorio se determinara el análisis granulométrico del suelo por el método de tamizado aplicando la Norma Técnica Peruana NTP 339.128 y ASTM D-422 II. OBJETIVO   



Determinar la distribución cuantitativa del tamaño de las partículas del suelo. Analizar su graduación en base a los coeficientes de uniformidad ( Cu ) y coeficiente de curvatura ( Cc ). Elaborar con los datos obtenidos, de los diferentes tamaños de suelo la curva granulométrica.



III. MATERIALES Y EQUIPOS        



Muestra de suelo ( arcilla y arena) Balanza electrónica de precisión de 01 g Juego de tamices ASTM (3” hasta 200 ) Estufa Recipientes metálicos Cepillo y brocha Guantes de látex Mascarilla anti polvo



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IV. FUNDAMENTO TEÓRICO  GRANULOMETRÍA POR TAMIZADO La granulometría por tamizado, es parte de la Mecánica de Suelos, que estudia las formas y distribución de tamaños de las partículas que constituyen el suelo. El análisis granulométrico de un suelo consiste en separar y clasificar por tamaños los granos que componen el suelo. E s de poca utilidad en los suelos finos, pero permite tomarse una idea aproximada de algunas propiedades de los suelos gruesos. El análisis combinado o total consiste en aplicar el análisis por mallas y el método del hidrómetro, respectivamente a las porciones gruesas y finas de un mismo material. Generalmente se recurre al análisis combinado, si el material contiene mas del 25 % en peso de granos retenidos en la malla N°200, de ser posible el análisis granulométrico de los suelos arcillosos debe realizarse sobre muestras que hayan sido secadas al aire y no al horno para evitar alterar las partículas finas. La granulometría de un suelo consiste en la distribución del tamaño de sus partículas y se determina haciendo para una muestra representativa de suelo por una serie de tamices ordenados por abertura de mayor a menor. Los tamices son básicamente unas mallas de aberturas cuadradas que se encuentran estandarizadas (tamices ASTM) según el tamaño de la abertura en pulgadas. La serie de tamices utilizados para los suelos son: 3”,2 ½”, 2”, 1 ½” 1”, ¾”, ½”, 3/8”, ¼”, N°4, N°8, N°10, N°16, N°20, N°40, N°50, N°100 y N°200  Para determinar el porcentaje retenido sobre cada tamiz con la sgte formula:



% RETENIDO = Peso retenido por el tamiz/ peso total X 100  Calculo del porcentaje más fino con la sgte formula:



% PASA = 100 - % RETENIDOS ACUMULADOS



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 COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD Y COEFICIENTE DE CURVATURA De acuerdo a la distribución de partículas de un suelo se puede inferir cierta información a nivel cualitativo para un suelo grueso. La distribución del tamaño de las partículas constitutivas de un suelo grueso se expresa gráficamente mediante una curva de distribución granulométrica. A partir de la curva pueden obtenerse dos importantes indicadores que caracterizan a un suelo.  COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD (CU) El coeficiente de uniformidad definido originalmente por Terzaghi y Peck. Se utiliza para evaluar la uniformidad del tamaño de las partículas de un suelo. Se expresa como la relación entre D60 y D10 como se indica en la sgte formula:



CU = D60 / D 10 Donde:



D60 = Es el diámetro o tamaño por debajo del cual queda el 60 % del suelo en peso. D 10 =



El diámetro o tamaño por debajo del cual queda el



10% del suelo en peso. Asimismo representa la extensión de la curva granulométrica, es decir a mayor extensión de esta curva se tendrá una mayor variedad de tamaños, lo que es propio de un suelo bien graduado. Esto se cumple: ARENA



con un CU > 6



GRAVAS



con un CU > 4



 COEFICIENTE DE CURVATURA ( CC ) Como dato complementario es necesario para definir la uniformidad del tamaño de las partículas del suelo, se define con el coeficiente de curvatura del suelo con la sgte formula:



CC = ( D30 )2 / D60 x D10



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Donde:



D60 = El diámetro o tamaño por debajo del cual queda el



60 % del suelo



En peso.



D30 = El diámetro o tamaño por debajo del cual queda el 30 % del suelo En peso.



D10 = El diámetro o tamaño por debajo del cual queda el 10 % del suelo en Peso. Trata de indicarnos una granulometría constante sin escalones y debe cumplir: Tanto en gravas como en arenas: CC debe estar: 1< CC > 3 Ambos valores tienen que cumplir en forma simultanea para determinar que los suelo están BIEN GRADUADOS, si uno de los coeficientes no cumple entonces se trata de suelos POBREMENTE GRADUADOS. En conclusión tenemos: COEFICIENTE



GRAVAS



ARENAS



CU



≥ 4



≥6



CC



De 1 a 3



De 1 a 3



FORMULAS DE INTERPOLACION



D10,



D30 ,



D60



DX = DS - (%PS –X) (DS – DI) / % PS - %PI Donde:



DX = Diámetro incognito (10, 30, y 60) DS = Diámetro de malla superior DI = Diametro de malla inferior PS = Porcentaje que pasa por la malla superior PI = Porcentaje que pasa por la malla inferior



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V. PROCEDIMIENTO  Seleccionar el material para el ensayo en este caso arcilla y arena.



 Mezclar el material y para obtener una muestra homogénea.  Proceder a cuartear: separar en cuatro partes y tomar dos extremos opuestos y descartar el resto, hasta completar el peso requerido.



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 Pesar la muestra y colocarla en la estufa para secar el material a una temperatura de 110°C +- 5°C por el tiempo de 24 horas. Peso de la muestra



Colocar a la estufa



 Sacar de la estufa la muestra y dejar enfriar.  Pesar la muestra seca en este caso. 600 g de arena y 300 g de arcilla aproximadamente, obteniéndose W INICIAL SECO



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 Lavar la muestra que tiene que pasar por la malla N°200, para el lavado de la muestra se usa la malla N°200, se agrega la muestra en porciones de forma que no se pierda partículas > a 0.074 mm (diámetro de la malla N°200).



 El material retenido después de ser lavado en la malla N°200, se lleva a la estufa para su secado a la temperatura de 110°C +-5°C Por espacio de 24 horas.



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 Sacar la muestra de la estufa y enfriar, luego pesar la muestra obteniendo WLAVADO SECO



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 Armar las mallas de manera ordenada de la más pequeña a la más grande, de abajo hacia arriba.



 Agregar la muestra por la parte superior del conjunto de tamices armados y luego sacudir o zarandear por espacio de 10 a 15 minutos en forma Helocoidal, se debe tener cuidado de no perder material de ensayo durante el zarandeo. 



Proceder a pesar el material retenido en cada malla.



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VI. CÁLCULOS Y RESULTADOS ARCILLA CUADRO N°1: DATOS DEL MATERIAL DESCRIPCION Peso inicial seco Peso del recipiente + lavado seco Tara del recipiente Peso de lavado seco Perdida por lavado



PESO(g) 985.6 1066.7 81.1 950.5 35.1



CUADRO N°2: PESOS RETENIDOS EN LOS MATICES Tamiz



N°4 N°8 N°10 N°30



ANALISIS GRANULOMETRICO POR TAMIZADO Abertur Peso Retenido Retenido a Retenido (%) acumulado (%) (mm) (g) 4.760 10.70 1.13 1.13 2.380 56.90 5.99 7.12 2.000 27.00 2.84 9.96 0.590 141.20 14.85 24.81



N°40 0.426 N°50 0.297 N° 60 0.250 N° 80 0.177 N°100 0.149 N°200 0.074 PLATO ( FONDO) SUMATORIA



22.20 71.30 149.80 291.30 70.00 74.80 35.30 950.50



2.34 7.50 15.76 30.65 7.36 7.87 3.71 100.0



27.15 34.65 50.41 81.06 88.42 96.29 100.00



% Que Pasa 98.87 92.88 90.04 75.19 72.85 65.35 49.59 18.44 11.58 3.71 0.00



 Calcular el % de grava, arena y finos: % Grava % Arena % Finos



: 1.13 : 96.29 : 3.71



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 Calcular D10, D30, D60



D10= 0.149



- (11.58−10)(0.149−0) =0.129 (11.58−0.00)



D30=0.250



- (49.59−30)(0.250−0.149) = 0.198 (49.59−11.58)



D60= 0.297



- (65.35−60)(0.297−0.250) = 0.281 (65.35−49.59)



 Calcular el coeficiente de Uniformidad ( C U )



CU=



𝐷60 𝐷10



=



0.281 0.129



= 2.18



 Calcular el coeficiente de Curvatura ( CC )



CC=



𝐷302



=



0.1982



𝐷60∗𝐷10 0.281∗0.129



= 1.08



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 Graficar la curva granulométrica: Diametro de las partículas (mm) VS % Que pasa



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 %Porcentaje de error.



% error=



985.6−950.50



Corrección=



985.6



∗ 100 = 3.56%



985.6−950.50 10



= 3.51



VII. CONCLUSIONES 



Se determinó la distribución cuantitativa del tamaño de las partículas del suelo, donde se obtuvo los siguientes resultados. % Grava : 1.13 % Arena : 96.29 % Finos : 3.71







Se analizó la graduación en base a los coeficientes de uniformidad







coeficiente de curvatura (cc)=1.08. De acuerdo a la norma; con los valores obtenidos, el suelo esta pobremente graduado. Elaboramos, con los datos obtenidos de los tamaños del suelo, una curva granulométrica.



(cu)=2.18



y el



VIII. BIBLIOGRAFIA Norma Técnica Peruana NTP 339.128 Bowles, Joseph. Manual de Laboratorio de Suelos en Ingeniería Civil, Ed. McGraw-Hill. Mexico.1981. Tong, José. Laboratorio de Mecánica de Suelos. Universidad Nacional de Ingeniería. Facultad De Ing. Civil. Lima – Perú.2011 Juárez, E. y Rico A. Mecánica de Suelos. 3era. Ed. Limusa. 2001



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