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granulometria
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CLASIFICACIÓN E IDENTIFICACIÓN DE LOS SUELOS
3.1 Suelos gruesos
3.1.1 Granulometría
3.1.2 Compacidad relativa
3.2 Suelos finos
3.2.1 Límites de consistencia
3.3 Clasificación según el SUCS
3.4 Identificación de los suelos en campo
3.5 Comportamiento cualitativo de los suelos
3.1.1 Granulometría
3.1.2 Compacidad relativa
Suelos gruesos
El suelos es un agregado de partículas de diferentes tamaños
Las partículas que pueden identificarse a simple vista son las gruesas y las que no pueden identificarse a simple vista son finas
La distribución de los granos por tamaños sólo tiene importancia en el caso de los suelos gruesos
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Nombre del grano Propiedad Tamaño (mm)
Fragmento de roca No aplica Mayor de 76
Grava
Gruesa 30.00 a 76.00
Media 19.00 a 30.00
Fina 4.75 a 19.00
Arena
Gruesa 2.00 a 4.75
Media 0.425 a 2.00
Fina 0.075 a 0.425
Los granos de un material se identifican por su nombre de acuerdo a su tamaño
Tabla 1. Nombres de las particulas según su tamaño
Suelos gruesos6
granulometría puede determinarse por mallas
bien graduados (amplia gama de tamaños) tiene comportamiento ingenieril mas favorable
comportamiento mecánico e hidráulico definido por la compacidad de los granos y su orientación
Métodos de análisis granulométrico
Comprende dos clases de ensayos:
El de tamizado para las partículas gruesas (gravas, arenas)
El de sedimentación para la fracción fina (limos, arcillas), pues no son discriminables por tamizado
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Granulometría
Determinar en forma cuantitativa la distribución de las partículas del suelo de acuerdo a su tamaño
Para < 0.075 mm, su tamaño se determina observando la velocidad de sedimentación de las partículas en una suspensión
La distribución de las partículas con tamaño > 0.075 mm se determina mediante un tamizado, con una serie de mallas normalizadas
Granulometría
normalizada por:ASTM D 422-63 (Particle-Size Analysis of Soils)
preparación de las muestras en seco
ASTM D 421-85 (DryPreparation of SoilSamples for Particle-SizeAnalysis and Determination of SoilConstants)
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Tamizado
Granulometría (por tamices vía seca)10
Se utiliza un juego de mallas a base de filamentos de
acero inoxidable, identificadas ya sea por el tamaño
de la abertura en pulgadas o por el número de hilos o
filamentos por pulgada cuadrada
Tabla 1. Juego de mallas para la prueba de granulometría
No de malla 3” 2” 1” ¾” ½” 3/8” 4 10 20 40 60 100 200
Abertura(mm) 76.2 50.8 25.4 19.11 12.7 9.52 4.76 2.00 0.84 0.42 0.25 0.149 0.074
Granulometría (por tamices vía seca)
las mallas deben estar ordenadas de mayor a menor abertura
limpias de impurezas que se pudiera haber incrustado en pruebas anteriores
el material debe manejarse con cuidado para no perder finos antes del pesado
los fragmentos muy grandes deben de limpiarse con una brocha gruesa y colocarse uno por uno para evitar que el equipo se dañe
Sieve Designation - Large
Sieves larger than the no. 4 sieve are designated by the size of the openings in the sieve
Commonly used larger size sieves
3 inch2 inch
1 ½ inch1 inch
¾ inch½ inch3/8 inch
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Smaller sieves are numbered according to the number of openings per inch
10 aberturas por pulgada
Malla no. 10
1 pulgada
Tamaños usados comúnmenteNo. 4
No. 10No. 20No. 40No. 60
No. 100No. 200
Clasificación de los suelos según tamaño
Granulometría (por vía seca)
Material integral Cuarteo del material
Granulometría (por vía seca)
mallas utilizadas en el proceso de tamizado
retenido en una de las mallas colocación y cribado
del material
pesado del retenido en una malla
Esta muestra se seca al horno y se determina su masa total seca
Muestra original de suelo conteniendo partículas de varios tamaños
Porción de la muestra que queda retenida en el tamiz de diámetro 4.75 mm (Malla No. 4)
Porción A
Porción de la muestra que pasa el tamiz 4.75 mm. Esta porción incluye partículas finas
Porción
Después de lavarla en el tamiz no. 4, para eliminar las partículas de arena y las más finas
Porción
Después de lavarla en el tamiz no. 200 para eliminar las partículas finas
Porción B
Cálculo de porcentajes retenidos y que pasan 22
m1 masa inicial con la que se realiza el ensaye
ms1 masa retenida en la malla 1
ms2 masa retenida en la malla 2
100x mmR
1
s11 =
100x mm100R100P
1
s111 −=−=
100x mmR
1
s22 =
100x mmPRPP
1
s21212 −=−=
323 RPP −= 100m
m100P%
1x∑−=
peso ms1
ms2
ms3
ms4
ms5
m1
retenido en tres mallas Σm = ms1 + ms2 + ms3
mp Masa acumulada que pasa una malla = m1 - Σm
Retenidos
Pasan
Curva granulométrica
la curva se dibuja en papel semilogarítmico
en escala aritmética (ordenadas) los porcentajes en peso de las partículas
en escala logarítmica (abscisas) los tamaños de los granos en milímetros
esta clasificación es necesaria en geotecnia, pero no suficiente. Se complementa siempre la granulometría con el ensayo de Límites de Atterberg, que caracterizan la plasticidad y consistencia de los finos en función del contenido de humedad
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•indica en general el
tamaño de los granos y la
buena o mala graduación de
éstos,
•curva con pendiente pronunciada es indicativa de un suelo uniforme o mal graduado
•una curva con pendiente suave que abarca un amplio rango de tamaños
representa un suelo bien graduado
Curva granulométrica
Curva granulométrica
Los resultados de los ensayos de tamizado y sedimentación se llevan a un gráfico llamado curva granulométricaLa fracción gruesa tendrá denominaciones, según el sistema: SUCS
Grava 75 - 4.75 mm
Arena 4.75 - 0.075 mm
Limo < 0.075 mm
Arcilla
Suelo bien graduado y mal graduado
• incluye partículas de diferente tamaño y los espacios vacíos entre las partículas grandes son llenados por partículas más pequeñas y así sucesivamente
• tiene un mayor contacto entre partículas, lo que provoca un peso volumétrico alto y una resistencia al esfuerzo cortante alta, y una menor relación de vacíos que reduce los asentamientos
• está integrado por partículas que incluyen únicamente algunos tamaños
• tiene una relación de vacíos alta
• son susceptible a experimentar grandes deformaciones al reacomodarse o romperse las partículas bajo la presión aplicada
Coeficientes de uniformidad
en suelos granulares , la graduación
expresada numéricamente la da el
coeficiente de uniformidad Cu y el
coeficiente de curvatura Cc
cuanto más alto sea Cu, mayor será
el rango de tamaños del suelo
los Di; i = 10, 30, 60 son los
tamaños de las partículas, para el
cual el i% del material es más fino
que ese tamaño
Donde:D60, diámetro de partículas, cuyo tamaño es mayor
o igual que el 60% en peso del total departículas
D30, diámetro de partículas, cuyo tamaño es mayoro igual que el 30% en peso del total departículas
D10, diámetro que corresponde a las partículas cuyotamaño es mayor o igual que el 10% en pesodel total de partículas de un suelo
1060
230
DDD
Cc⋅
=10
60
DD
Cu =
Coeficientes de uniformidad
representa la extensión de la curva
de distribución granulométrica, es
decir, a mayor extensión, se tendrá
una mayor variedad de tamaños, lo
que es propio de un suelo bien
graduado, generalmente esto se
cumple en arenas para un Cu ≥ 6, y
en gravas con un Cu ≥ 4
trata de indicarnos una curva
granulométrica constante, sin
escalones; esto se cumple tanto en
arenas como en gravas para
1 ≤ Cc ≤ 3
Coeficiente de uniformidad Coeficiente de curvatura
Los suelos bien graduados (curva en forma de S) son más trabajables, menos permeables, menos compresibles, mayor resistencia al corte que los suelos uniforme
Cuanto más uniforme es un suelo, menor es su Cu (curva granulométrica casi vertical)
A. Arena muy uniforme, de Ciudad Cuauhtémoc, México B. Suelo bien graduado, Puebla, México
C y D. Arcilla del Valle de México (curvas obtenidas con hidrómetro)
Dibujar la curva de distribución granulométrica correspondiente a los siguientes datos. Obtener el Cu y Cc, clasifique el suelo según su estructura
Los resultados, se obtienen de la siguiente manera:
Columna 1. No. de la malla
Columna 2. Abertura de la malla en mm
Columna 3. Peso retenido, obtenido de la prueba
Columna 4. Peso retenido acumulado
Columna 5. Porcentaje retenido acumulado, se obtiene dividiendo el peso retenido acumulado entre el peso total de la muestra X 100
Columna 6. Porcentaje que pasa comenzando por 100% y restándole el porcentaje retenido acumulado
ç
1 2 3 4 5 6
Malla Abertura Peso retenido (g) Acumulado AcumuladoNo. mm Parcial acumulado retenido (%) que pasa (%)
3" 76.2 0 0 0 1002" 50.8 0 0 0 100
1 ½" 38.1 10 10 1 991” 25.4 30 40 4 96 ¾” 19.0 50 90 9 91½” 12.7 160 250 25 75 3/8” 9.51 140 390 39 61 No.4 4.76 360 750 75 25 10 2.00 120 870 87 13 20 0.84 55 925 92.5 7.540 0.42 25 950 95 5 60 0.25 20 970 97 3100 0.149 10 980 98 2 200 0.074 5 985 98.5 1.5
charola ---- 15 1000 100 0
Curva granulométrica
Determinación de los coeficientes de uniformidad y curvatura
De la curva granulométrica anterior, obtenemosD60 = 9 mmD30 = 5.3 mmD10 = 1.5 mm
Por definición:
10
60
DD
Cu =1060
230
DDD
Cc⋅
=
65.1
9==Cu08.2
5.193.5 2
==x
Cc
Sustituyendo:
