Granulometria

GRANULOMETRÍA

M. I. Araceli Aguilar Mora

Mecánica de suelos I con laboratorio

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Clasificación del suelo por tamaños La granulometría de un suelo representa la distribución del tamaño de sus partículas. Una

granulometría ideal desde el punto de vista geotécnico es aquella que incluya partículas de varios tamaños, donde los huecos dejados por las partículas grandes son llenados por los medianos y así

sucesivamente.

Los suelos se dividen en dos grandes grupos:

Suelos

Gruesos

Gravas Malla 3”

Malla no. 4

Arenas Malla no. 200

Finos

Arcillas

Limos

Orgánicos

Un suelo se considera grueso si más del 50% de sus partículas en peso, se retienen en la malla No. 200, y fino en caso contrario.

Suelos gruesos.- son aquellos cuyas partículas quedan comprendidas entre las mallas de 3” y la No. 200 y se dividen en gravas y arenas.

Gravas: Si más del 50% en peso de la muestra se retiene en la malla No. 4

GW, gravas bien graduadas con contenido de finos menor al 5%, Cu > 4 y 1< Cc < 3

GP, Gravas mal graduadas con contenido de finos menor al 5%, y no cumplen con el Cu y Cc GC, Gravas con finos cuando el contenido de finos es mayor al 12% y finos arcillosos

GM, Gravas con finos cuando el contenido de finos es mayor al 12% y finos limosos

Arenas: Si más del 50% en peso de la muestra pasa la malla No. 4

SW, Arenas bien graduadas con contenido de finos menor al 5%, Cu > 6 y 1< Cc < 3 SP, Arenas mal graduadas con contenido de finos menor al 5%, Cu y Cc no se cumplen

SC, Arenas con contenido de finos arcillosos mayor al 12% SM, Arenas con contenido de finos limosos mayor 12%

Cuando el contenido de finos varía entre 5 y 12% se tienen casos de frontera, utilizándose símbolos

dobles:

GW-GC GW-GM GP-GC GP-GM SW-SC SW-SM SP-SC SP-SM

GW-GC, grava bien graduada con contenido de finos arcilloso, variable entre 5 y 12%

SP-SM, arena mal graduada con contenido de finos limosos variable entre 5 y 12%

El comportamiento mecánico e hidráulico de los suelos gruesos depende de su compacidad relativa,

granulometría y de la orientación de sus partículas.

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Compacidad relativa: Para definir el grado de acomodo de las partículas de un suelo granular grueso Terzaghi propuso una relación empírica que depende de la relación de vacíos y la definió

mediante la siguiente expresión:

100xee

eeCr

mínmáx

natmáx

Donde:

Cr, compacidad relativa expresada en % emáx, relación de vacíos correspondiente al estado más suelto (se obtiene en laboratorio colocando

el suelo en estado completamente suelto en un recipiente de volumen conocido) emín, relación de vacíos correspondiente al estado más compacto

enat, relación de vacíos en estado natural

Tabla I. Descripción cualitativa del suelo granular

Compacidad relativa (%) Descripción del suelo

0 a 20 muy suelto

20 a 40 suelto

40 a 70 medianamente compacto

70 a 90 compacto

90 a 100 muy compacto

Suelo en estado suelto Suelo en estado compacto

En la práctica es muy difícil obtener muestras inalteradas de los suelos gruesos (gravas y arenas) por lo que la relación de vacíos natural no se puede determinar con suficiente aproximación. En

este caso es posible obtener la compacidad relativa de un suelo mediante sus pesos volumétricos

secos: dmáx, dmin, dnat

Cr = 100xmíndmáxd

míndnatd

natd

máxd

Donde:

dmáx, es el peso volumétrico seco máximo

dmín, es el peso volumétrico seco mínimo

dnat, es el peso volumétrico seco natural

Granulometría: Es una prueba que consiste en cribar una muestra de suelo a través de mallas de diferente abertura, con la finalidad de determinar el tamaño de sus partículas, representa la

distribución del tamaño de las partículas del suelo en peso.

Suelo bien graduado: Éste tiene una granulometría en la cual se incluyen partículas de diferente

tamaño y los espacios vacíos existentes entre las partículas grandes son llenados por partículas más pequeñas y así sucesivamente.

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Estos suelos tienen 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.

Suelo uniforme o mal graduado: Es aquel que está integrado por partículas que incluyen únicamente algunos tamaños, es decir, tiene una relación de vacíos alta y por lo tanto son

susceptibles de experimentar grandes deformaciones al reacomodarse o romperse las partículas

bajo la presión aplicada.

Suelo bien graduado Suelo uniforme o mal graduado

Curva granulométrica. La distribución de una gran variedad de tamaños de las partículas que

constituyen un suelo, tiene un mejor comportamiento ingenieril que un suelo en el cual no existe esta distribución, por ejemplo, para una carga que actúe sobre dos suelos, uno bien graduado y

otro uniforme, se tendrá menos concentración de esfuerzos en el suelos bien graduado que en el

uniforme, ya que en el suelo bien graduado, los huecos que existen entre las partículas de mayor tamaño los ocupan otras de menor de tamaño, y a su vez los huecos que existen entre estas

ultimas los ocupan otras más pequeñas, y así sucesivamente, lo que no sucede en el suelo uniforme, lo que disminuye su capacidad de carga.

De acuerdo a la distribución de partículas de un suelo se puede inferir cierta información a nivel cualitativo para un suelo grueso, esta información asociada a la compacidad relativa y otros

elementos que veremos mas adelante, nos sirven para determinar las características mecánicas e hidráulicas de estos suelos. La distribución del tamaño de las partículas constitutivas de un suelo

grueso se expresa gráficamente mediante una curva de distribución granulométrica. Para el trazo de dicha curva, se usa el eje de las ordenadas a fin de localizar el porcentaje de partículas en peso,

cuyo tamaño resulta menor que el diámetro dado por el eje de las abscisas.

Una curva de distribución granulométrica nos indica en general el tamaño de los granos y la buena

o mala graduación de estos, una curva con pendiente suave que abarca un amplio rango de tamaños representa un suelo bien graduado y una curva con pendiente pronunciada es indicativa

de un suelo uniforme o mal graduado.

La graduación de un suelo se puede evaluar numéricamente mediante dos coeficientes:

Coeficiente de uniformidad 10

60

D

DCu

Coeficiente de curvatura 1060

230

DD

DCc

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Donde: D60, diámetro de partículas, cuyo tamaño es mayor o igual que el 60% en peso del total de

partículas

D30, diámetro de partículas, cuyo tamaño es mayor o igual que el 30% en peso del total de

partículas D1O, diámetro que corresponde a las partículas cuyo tamaño es mayor o igual que el 10%

en peso del total de partículas de un suelo

El coeficiente de uniformidad representa la extensión de la curva de distribución 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, generalmente esto se cumple en arenas para un Cu ≥ 6, y en gravas

con un Cu ≥ 4.

El coeficiente de curvatura trata de indicarnos una curva granulométrica constante, sin escalones;

esto se cumple tanto en arenas como en gravas para 1 ≤ Cc ≤ 3.

Por lo tanto, ambos coeficientes nos sirven para saber de una manera práctica y sencilla en el laboratorio cuando un suelo se encuentra bien o mal graduado.

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