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TALLER BÁSICO DE
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingeniería Civil
Laboratorio de Mecánica de Suelos
Expositor: Antioco Quiñones Villanueva
atqv65@yahoo.es
aquinones@uni.edu.pe
aquinonesv@hotmail.com
MECÁNICA DE SUELOS
Análisis Granulométrico por Sedimentación
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingeniería Civil
Laboratorio de Mecánica de Suelos GRANULOMETRIA POR SEDIMENTACION
Análisis Granulométrico Por SedimentaciónASTM D422
El análisis hidrométrico se usa para obtener un estimado de la distribución e basa en la ley de Stokes. Se asume que la ley de Stokes puede ser aplicada a una masa de suelo dispersado, con
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aplicada a una masa de suelo dispersado, con partículas de varias formas y tamaños.
El hidrómetro se usa para determinar el porcentaje de partículas de suelos dispersados, que permanecen en suspensión en un determinado tiempo.
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Laboratorio de Mecánica de Suelos GRANULOMETRIA POR SEDIMENTACION
METODOS DE ENSAYOS:
METODO A:Se usa si más del 80% del material pasa por la malla Nº 200. Este método se explicará en detalle y más adelante se hará alguna explicación del
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y más adelante se hará alguna explicación del otro método.
METODO B:Si menos del 80% de material es retenido por la malla Nº 200 y/o se encuentre material superior en tamaño a la malla Nº 10.
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Laboratorio de Mecánica de Suelos EQUIPO
• Tamices Nº 10 y Nº 200.• Balanza con sensibilidad de 0.1 gramo.• Aparato agitador. • Hidrómetro 152H.
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• Cilindro de Sedimentación de 1000 cm 3.• Agente dispersivo (hexametafosfato sodio, NaPO 3).• Termómetro.• Muestra representativa del suelo.
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Laboratorio de Mecánica de Suelos EQUIPO
Balanza digital
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Tamiz Nº 10
Cilindro de Sedimentación de 1000 cm 3.
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Laboratorio de Mecánica de Suelos EQUIPO
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Agente dispersivoAparato agitador.
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Laboratorio de Mecánica de Suelos EQUIPO
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Hidrómetro 152H y termómetro
Frasco volumétrico para preparar la
mezcla.
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Laboratorio de Mecánica de Suelos PROCEDIMIENTO
FASES DEL ENSAYO:1. Preparar la muestra.2. Preparar solución agua mas defloculante.3. Mezclar solución con la muestra. Dejar reposar.4. Batir la mezcla. Colocar en el cilindro de sedimen tación.5. Colocar el hidrómetro e iniciar la toma de datos.
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5. Colocar el hidrómetro e iniciar la toma de datos.6. Calcular Gs de la muestra.7. Realizar la lectura hidrómetro en agua + deflocula nte.8. Realizar la lectura hidrómetro en agua.9. Correcciones y cálculos.
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Laboratorio de Mecánica de Suelos 1. Preparación de la Muestra
• Secar la muestra en el horno.
• Tamizar por la malla Nº 10.
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malla Nº 10.• Se toma 50 gr
de muestra.
Cernido por la malla Nº 10
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Laboratorio de Mecánica de Suelos 2. Preparación de la Solución
• Pesar 5.0 gr de defloculante.
• Medir 125 ml de agua destilada.
• Mezclar ambos componentes.
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Componentes de la solución.
Agitado de la solución.
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Laboratorio de Mecánica de Suelos 3. Mezcla de solución con la muestra
• Mezclar la solución con la muestra.
• Se deja reposar para el defloculante penetre en la muestra.
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la muestra.• En arenas reposa de 2 a
4 horas. En arcillas reposa 24 horas.
Dejar reposar la mezcla.
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Laboratorio de Mecánica de Suelos 4. Batir la mezcla.• Luego de reposar, se coloca la mezcla
en el cilindro de la batidora.• Añadir 125 ml de agua destilada.• Batir la mezcla. Para arenas durante 3 a
4 minutos. Para arcillas, durante 15 minutos.
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Se coloca la mezcla en el cilindro de la batidora.
Batir la mezcla.
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Laboratorio de Mecánica de Suelos 5. Colocar el hidrómetro.
• Se vierte la mezcla en el cilindro de sedimentación.
• Se añade agua destilada hasta completar los 1000 ml.
• Se agita el cilindro con
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• Se agita el cilindro con la mano por un minuto. Se debe hacer 90 ciclos en ese tiempo.
• Se coloca el hidrómetro y inicia la toma de datos.
• En cada lectura se lee la temperatura.
Se añade agua hasta completar los 1000 ml.
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Laboratorio de Mecánica de Suelos 5. Colocar el hidrómetro.
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Se coloca el hidrómetro.
Se agita el cilindro de sedimentación.
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Laboratorio de Mecánica de Suelos 5. Colocar el hidrómetro.
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Detalle: hidrómetro y termómetro
Detalle: Separación de partículas durante el
ensayo.
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Laboratorio de Mecánica de Suelos 6. Calcular Gs.
• Hacer el ensayo del peso especifico relativo de sólidos (Gs) con el material que pasa por la malla Nº 10.
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Hallar Gs.
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Laboratorio de Mecánica de Suelos 7 y 8. Realizar lecturas
• También se requieren como datos la lectura del hidrómetro con:
a) Sólo con agua.b) Con agua y con
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b) Con agua y con defloculante.
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Laboratorio de Mecánica de Suelos DATOS QUE SE OBTIENEN
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Laboratorio de Mecánica de Suelos DATOS QUE SE OBTIENEN
25.00
25.00
60.00
P(%)
1.00
5.00
25.30
Ct Rd RcConstante
K
L
(cm)
L/tiempo
(cm/min)
Diámetro
(mm)
30.00 25.30 32.80
25.00
10.00
15.00
R
39.30
36.40
25.00
49.30
TiempoºC
(min)
2.00 25.00
52.00
43.60
29.00
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11)
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Hora de Inicio : Peso especifico relativo de sólidos (Ss) :Peso Suelo Seco (gr) : % que pasa la malla N° 200 :% que pasa la malla N° 10 : Lectura Hidrómetro en agu a (Cm) : 0.5Coeficiente "a" : Lectura Hidrómetro en agua + defloculante (Cd) : 5.0
13:03:00 p.m. 2.746
60.00 25.30
240.00
1440.00
29.00
22.2026.50
25.00 14.50
50.0
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Laboratorio de Mecánica de Suelos CALCULO COLUMNA 3
CORRECCION POR TEMPERATURA (Ct):
(Temp °C) Ct (Temp °C) Ct15 -1.1 23 0.7016 -0.9 24 1.00
Se debe corregir por temperatura con la siguiente Tabla. Note que en 20 ºC, la corrección es cero.
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16 -0.9 24 1.0017 -0.7 25 1.3018 -0.5 26 1.6519 -0.3 27 2.0020 0.00 28 2.5021 0.20 29 3.0522 0.40 30 3.80
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Laboratorio de Mecánica de Suelos CALCULO COLUMNA 3
Ahora se presenta la columna Nº 3, ya llenada.
(1) (2) (3) (4)
1.00
Ct Rd
25.00 1.300
TiempoºC
(min)
52.00
Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
25.00
25.00
60.00
5.00
25.30
240.00
1440.00
30.00 25.30 32.80
25.00
10.00
15.00
1.300
1.300
1.405
39.30
36.40
49.302.00 25.00 1.300
43.601.300
29.00
22.20
1.405
1.825
1.300
26.50
25.00 14.50
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Laboratorio de Mecánica de Suelos CALCULO COLUMNA 5
Lectura del hidrómetro corregido (Rc):
Rc = Rd – Cd + Ct
Donde:Rc = Lectura del hidrómetro corregido.
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Rc = Lectura del hidrómetro corregido.Rd = Lectura del hidrómetroCd = Lectura del hidrómetro en agua mas defloculant e.Ct = Corrección por temperatura
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Laboratorio de Mecánica de Suelos CALCULO COLUMNA 5
Ahora se presenta la columna Nº 5, ya llenada.
48.300025.00 1.300
TiempoºC
(min)
52.001.00
Ct Rd Rc
(1) (2) (3) (4) (5)
Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
14.50
1.405
1.825
1.300
26.50
25.00
1.300
29.00
22.20 19.0250
10.8000
43.60
49.302.00 25.00 1.300
1.300
1.300
1.405
39.9000
39.30
36.40
30.00 25.30 32.80
25.00
10.00
15.00
5.00
25.30
240.00
1440.00
25.00
25.00
60.00
45.6000
25.4050
29.2050
32.7000
35.6000
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Laboratorio de Mecánica de Suelos CALCULO COLUMNA 6
Cálculo del Porcentaje más fino, P(%):
Donde:Rc = Lectura del hidrómetro corregido.
Ws
aRcP
100**(%) =
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Rc = Lectura del hidrómetro corregido.a = Corrección por gravedad especifica.Ws = Peso seco de la muestra.Gs = Peso especifico de sólidos.
65.2)1()65.1(
−=
Gs
Gsa
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Laboratorio de Mecánica de Suelos CALCULO COLUMNA 6
Ahora se presenta la columna Nº 6, ya llenada.a = 0.9793
48.300025.00 1.300
TiempoºC
(min)
52.00 94.596
P(%)
1.00
Ct Rd Rc
(1) (2) (3) (4) (5) (6)
Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
37.261
21.15214.50
1.405
1.825
1.300
26.50
25.00
1.300
29.00
22.20 19.0250
49.756
10.8000
64.043
43.60
48.300025.00 1.300
49.302.00 25.00 1.300
52.00
1.300
1.300
1.405
94.596
89.308
39.9000 78.144
39.30
36.40
30.00 25.30
69.723
32.80 57.198
25.00
10.00
15.00
1.00
5.00
25.30
240.00
1440.00
25.00
25.00
60.00
45.6000
25.4050
29.2050
32.7000
35.6000
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Laboratorio de Mecánica de Suelos CALCULO COLUMNA 7
Lectura del hidrómetro corregido sólo por menisco ( R) :
Donde:R = Lectura del hidrómetro corregido por menisco.
R = Rd + Cm
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R = Lectura del hidrómetro corregido por menisco.Rd = Lectura del hidrómetro.Cm= Lectura del hidrómetro en agua.
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Laboratorio de Mecánica de Suelos CALCULO COLUMNA 7
Ahora se presenta la columna Nº 7, ya llenada.
48.3000 52.5025.00 1.300
49.30
TiempoºC
(min)
2.00 25.00 1.300
52.00
R
94.596
89.308
P(%)
1.00
Ct Rd Rc
45.6000 49.80
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)
Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
37.261
21.15214.50
1.405
1.825
1.300
26.50
25.00
1.300
29.00
22.20
33.30
19.0250
49.756
10.8000
29.50
64.043 36.90
43.60 44.10
1.300
1.300
1.405
39.9000 78.144
39.30
36.40
30.00 25.30
69.723 39.80
32.80 57.198
25.00
10.00
15.00
5.00
25.30
240.00
1440.00
25.00
25.00
60.00 25.4050
29.2050
32.7000
35.6000
22.70
15.00
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Laboratorio de Mecánica de Suelos CALCULO COLUMNA 8Cálculo de longitud de hidrómetro (L) :En función del valor de R, se puede calcular el val or de L (cm) con la siguiente Tabla:
R L (cm) R L (cm) R L (cm)0 16.3 21 12.9 42 9.41 16.1 22 12.7 43 9.22 16.0 23 12.5 44 9.13 15.8 24 12.4 45 8.94 15.6 25 12.2 46 8.85 15.5 26 12.0 47 8.66 15.3 27 11.9 48 8.4
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6 15.3 27 11.9 48 8.47 15.2 28 11.7 49 8.38 15.0 29 11.5 50 8.19 14.8 30 11.4 51 7.910 14.7 31 11.2 52 7.811 14.5 32 11.1 53 7.612 14.3 33 10.9 54 7.413 14.2 34 10.7 55 7.314 14.0 35 10.5 56 7.115 13.8 36 10.4 57 7.016 13.7 37 10.2 58 6.817 13.5 38 10.1 59 6.618 13.3 39 9.9 60 6.519 13.2 40 9.720 13.0 41 9.6
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Laboratorio de Mecánica de Suelos CALCULO COLUMNA 8
Ahora se presenta la columna 8 ya llenada:
1.300
7.700
43.60
48.3000 52.50
44.10 9.080
25.00 1.300
49.30
TiempoºC
(min)
2.00 25.00 1.300
52.00
R
94.596
89.308
39.9000 78.144
L
(cm)P(%)
1.00
5.00
Ct Rd Rc
25.00
8.14045.6000 49.80
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8)
Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
37.261
21.15214.50
1.405
1.825
1.300
26.50
25.00
1.300
29.00
22.20
33.30
12.56019.0250
49.756
10.8000
10.220
29.50
64.043 36.90
43.60 44.10 9.080
1.300
1.300
1.405
39.9000 78.144
39.30
36.40
30.00 25.30
69.723
10.840
39.80
32.80 57.198
25.00
10.00
15.00
5.00
25.30
240.00
1440.00
25.00
25.00
60.00 11.45025.4050
29.2050
32.7000
35.6000
22.70
15.00 13.800
9.740
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Laboratorio de Mecánica de Suelos CALCULO COLUMNA 9Cálculo del valor L/t:
La columna 9 es la división de la Columna 8 / Colum na 1:
1.300
7.700
4.0700
7.7000
43.60 1.8160
48.3000 52.50
44.10 9.080
25.00 1.300
49.30
TiempoºC
(min)
2.00 25.00 1.300
52.00
R
94.596
89.308
39.9000 78.144
L
(cm)
L/tiempo
(cm/min)P(%)
1.00
5.00
Ct Rd Rc
25.00
8.14045.6000 49.80
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9)
Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
37.261
21.15214.50
1.405
1.825
1.300
26.50
25.00
1.300
29.00
22.20
33.30
12.56019.0250
49.756
10.8000
0.0523
0.0096
10.220 0.6813
29.50
64.043 36.90
0.3613
0.1908
43.60 1.816044.10 9.080
1.300
1.300
1.405
39.9000 78.144
39.30
36.40
30.00 25.30
69.723
10.840
39.80
32.80 57.198
25.00
10.00
15.00
5.00
25.30
240.00
1440.00
25.00
25.00
60.00 11.45025.4050
29.2050
32.7000
35.6000 0.9740
22.70
15.00 13.800
9.740
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Laboratorio de Mecánica de Suelos CALCULO COLUMNA 10El valor de K puede hallarse de la siguiente Tabla, en función de la temperatura y el peso especifico de sólidos.
TemperaturaT (ºC) 2.50 2.55 2.60 2.65 2.70 2.75 2.80 2.85
16 0.0151 0.0148 0.0146 0.0144 0.0141 0.0139 0.0137 0.013617 0.0149 0.0146 0.0144 0.0142 0.0140 0.0138 0.0136 0.013418 0.0148 0.0144 0.0142 0.0140 0.0138 0.0136 0.0134 0.013219 0.0145 0.0143 0.0140 0.0138 0.0136 0.0134 0.0132 0.013120 0.0143 0.0141 0.0139 0.0137 0.0134 0.0133 0.0131 0.0129
Gravedad Especifica de Sólidos
Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
20 0.0143 0.0141 0.0139 0.0137 0.0134 0.0133 0.0131 0.012921 0.0141 0.0139 0.0137 0.0135 0.0133 0.0131 0.0129 0.012722 0.0140 0.0137 0.0135 0.0133 0.0131 0.0129 0.0128 0.012623 0.0138 0.0136 0.0134 0.0132 0.0130 0.0128 0.0126 0.012424 0.0137 0.0134 0.0132 0.0130 0.0128 0.0126 0.0125 0.012325 0.0135 0.0133 0.0131 0.0129 0.0127 0.0125 0.0123 0.012226 0.0133 0.0131 0.0129 0.0127 0.0125 0.0124 0.0122 0.012027 0.0132 0.0130 0.0128 0.0126 0.0124 0.0122 0.0120 0.011928 0.0130 0.0128 0.0126 0.0126 0.0123 0.0121 0.0119 0.011729 0.0129 0.0127 0.0125 0.0123 0.0121 0.0120 0.0118 0.011630 0.0128 0.0126 0.0124 0.0122 0.0120 0.0118 0.0117 0.0115
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingeniería Civil
Laboratorio de Mecánica de Suelos CALCULO COLUMNA 10
Ahora se presenta la columna 10 ya llenada:
1.300
7.700 0.012516
4.0700
7.7000
0.012516
43.60 1.8160
48.3000 52.50
44.10 0.0125169.080
25.00 1.300
49.30
TiempoºC
(min)
2.00 25.00 1.300
52.00
R
1.300
94.596
89.308
39.9000 78.144
39.30 69.723 39.8010.00
Constante
K
L
(cm)
L/tiempo
(cm/min)P(%)
1.00
5.00
Ct Rd Rc
25.00
25.00
8.14045.6000
35.6000 0.0125160.9740
49.80
9.740
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10)
Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
37.261
21.152
0.012312
14.50
1.405
1.825
1.300
26.50
25.00
29.00
22.20
33.30
12.56019.0250
49.756
10.8000 0.012516
0.0523
0.0096
10.220 0.6813
29.50
64.043 36.90 0.012516
0.3613
0.1908
1.300
1.300
1.405
39.30
36.40
30.00 25.30
69.723
10.840
39.80
32.80 57.198
25.00
10.00
15.00
25.30
240.00
1440.00
25.00
60.00 11.45025.4050
29.2050
32.7000
35.6000 0.012516
0.012484
0.012484
0.9740
22.70
15.00 13.800
9.740
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingeniería Civil
Laboratorio de Mecánica de Suelos CALCULO COLUMNA 11Ahora ya podemos encontrar el diámetro equivalente:
t
LKD =
Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
En nuestra Tabla, es el producto de la columna 10 p or la raíz cuadrada de la columna 9.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingeniería Civil
Laboratorio de Mecánica de Suelos CALCULO COLUMNA 11
Ahora se presenta la columna 11 ya llenada:
1.300
0.0124
7.700 0.012516
4.0700
7.7000
0.012516
43.60 1.8160
48.3000
0.0253
0.0169
0.034752.50
44.10 0.0125169.080
25.00 1.300
49.30
TiempoºC
(min)
2.00 25.00 1.300
52.00
R
1.300
94.596
89.308
39.9000 78.144
39.30 69.723 39.8010.00
Constante
K
L
(cm)
L/tiempo
(cm/min)
Diámetro
(mm)P(%)
1.00
5.00
Ct Rd Rc
25.00
25.00
8.14045.6000
35.6000 0.0125160.9740
49.80
9.740
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11)
Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
37.261
21.152
0.012312
14.50
1.405
1.825
1.300
26.50
25.00
0.0124
29.00
22.20
33.30
12.56019.0250
49.756
10.8000 0.012516
0.0523
0.0096
10.220 0.6813
29.50
64.043 36.90 0.012516
0.3613
0.1908
0.0028
0.0012
1.300
1.300
1.405
39.30
36.40
30.00 25.30
69.723
10.840
39.80
32.80 57.198
25.00
10.00
15.00
25.30
240.00
1440.00
25.00
60.00 11.45025.4050
29.2050
32.7000
35.6000 0.012516
0.012484
0.0103
0.0055
0.0075
0.012484
0.9740
22.70
15.00 13.800
9.740
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingeniería Civil
Laboratorio de Mecánica de Suelos GRAFICO P(%) vs D (mm)
Con la columna 6 y la columna 11 se puede preparar una gráfica de P(%) vs. Diámetro (mm), el cual vendría a ser la curva granulométrica del material que pasa por l a malla Nº 200.
Curva Granulometrica100.0
Por
cent
aje
que
pasa
(%
)
Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
0.0
20.0
40.0
60.0
80.0
0.00100.01000.10001.0000
Diámetro (mm)
Por
cent
aje
que
pasa
(%
)
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