SUELS

I. INTRODUCCION

En ingeniería, la mecánica de suelos es la aplicación de las leyes de la física y las ciencias naturales a los problemas que involucran las cargas impuestas a la capa superficial de la corteza terrestre. Esta ciencia fue fundada por Karl von Terzaghi, a partir de 1925.

Los agregados constituyen alrededor del 75% en volumen, de una mezcla típica de concreto. El término agregados comprende las arenas, gravas naturales y la piedra chancada para preparar morteros y concretos.

La granulometría y el tamaño máximo de los agregados son importantes debido a su efecto en la dosificación, trabajabilidad, economía, porosidad y contracción del concreto.

El análisis granulométrico viene a ser el estudio del tamaño, área superficial o la determinación de la distribución de tamaños de las partículas de los agregados, que se realiza en el laboratorio mediante el tamizado y luego comparando con tamaños o distribuciones de tamaños normalizados (Norma Técnica), establecemos si son o no adecuadas para un determinado uso, particularmente para preparar mezclas de morteros y concretos; para los cuales se seleccionarán los tamaños y por medio de unos procedimientos hallaremos su módulo de finura, para el agregado fino y el tamaño máximo nominal y absoluto para el agregado grueso.

II. OBJETIVOS

II.1. OBJETIVO GENERAL

Determinar algunas propiedades mecánicas de una muestra de suelo.

II.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS

Determinar la granulometría del tamaño de partículas presentes en un suelo.

Interpretar los resultados obtenidos en la práctica de laboratorio, graficando la curva granulométrica correspondiente.

Determinar el diámetro efectivo (D10), D30 y D60. Determinar el CONTENIDO DE HUMEDAD de la muestra de suelo

estudiada.

III. MARCO TEORICO

ANALISIS GRANULOMETRICO

La norma ASTM D422 nos permite la determinación cuantitativa de la distribución de tamaños de partículas de suelo y así poder hallar los porcentajes de suelo que pasan por los distintos tamices de la serie empleada en los ensayos.

GRANULOMETRIA:

La granulometría es la distribución de los tamaños de las partículas de un agregado tal como se determina por análisis de tamices (norma ASTM C 136). El tamaño de partícula del agregado se determina por medio de tamices de malla de alambre aberturas cuadradas. Los siete tamices estándar ASTM C 33 para agregado fino tiene aberturas que varían desde la malla No. 100(150 micras) hasta 9.52 mm.

Los números de tamaño (tamaños de granulometría), para el agregado grueso se aplican a las cantidades de agregado (en peso), en porcentajes que pasan a través de un arreglo de mallas.


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 seguidamente se determina los porcentajes que pasan por cada tamiz.

- Diámetros de la curva granulométrica

i. D60: Diámetro de malla que permite el paso del 60% del

material (en mm).

ii. D30: Diámetro de malla que permite el paso del 30% del

material (en mm).

iii. D10: Diámetro de malla que permite el paso del 10% del

material (en mm).También denominado por Hazen como

“diámetro efectivo”.

- Coeficiente de Uniformidad ( Cµ ): Expresa la uniformidad de un

suelo.

Cµ=D60

D10

Si Cµ < 3; es suelo es muy uniforme

- Coeficiente de Curvatura ( C c ): Mide la forma de la curva entre el D60 y D10

Cc=(D30)

2

D10∗D60

Si 1 ≤ Cc ≤ 3; es suelo es bien graduado.

TAMAÑO PATRÓN DE TAMICES

Todos los tamices de tipo U.S pueden conseguirse en un diámetro de 20 cm. la mayoría en 30.5 cm. Los tamices son hechos de malla de alambre forjado con aberturas rectangulares que varían en tamaños desde 101.6 mm. (4”) en la serie más gruesa hasta el No 400 (0.038 mm.) en la serie correspondiente al suelo fino.

TAMICES TAMAÑO DE MALLA (mm)2” 50.80

1½” 38.101” 25.40

3/4” 19.051/2” 12.703/8” 9.520N° 4 4.75N° 8 2.36

N°10 2.00N° 16 1.18N° 30 0.60N° 40 0.425N° 50 0.30

N° 100 0.15N° 200 0.08

REPRESENTACIÓN DE LA DISTRIBUCIÓN GRANULOMÉTRICA

Siempre que se cuente con suficiente número de puntos, la representación gráfica de la distribución granulométrica debe estimarse preferible a la numérica en tablas.La gráfica granulométrica suele dibujarse con porcentajes como ordenadas y tamaños de las partículas como abscisas.

Las ordenas se refieren a porcentaje, en peso, de las partículas menores que el tamaño correspondiente. La representación en escala semilogarítmica (eje de abscisas en escala logarítmica) resulta preferible a la simple representación natural, pues en la primera se dispone de mayor amplitud en los tamaños finos y muy finos, que en escala natural resultan muy comprimidos, usando un módulo práctico de escala.

CONTENIDO DE HUMEDAD

Es el estado de humedad del agregado lo definimos en función de la cantidad de agua que contiene los poros permeables o superficiales. Se pueden presentar cuatro casos:

Natural: tal como se encuentra en la obra Seco totalmente: la cual se consigue a la salida del horno. Saturado y superficialmente seco Saturado y superficialmente húmedo

El valor teórico del contenido de humedad varía entre: En la práctica, las humedades varían de 0 (cero) hasta valores del 100%, e incluso de 500% o 600%, en el valle de México.

Si establecemos como contenido de humedad igual a CH, el peso del agregado en estado natural como: PH, el peso seco como PS, la fórmula para obtener el CH es:

CH=PH−PSPS

∗100 (% )o también: w=(W w

W s)∗100

IV. MATERIALES Y EQUIPOS

Muestra de suelo

Serie de tamices (3”, 1 ½”, 3/4”, 3/8”, 4”, 8”, 16”, 30”, 50” 100” y 200”)

Balanzas:

Analítica

Mecánica

Recipientes

Horno

V. PROCEDIMIENTOS


Ubicación de la muestra:

LUGAR DE MUESTREO

Toma de la muestra:

Elegir una un lugar adecuado para sacar una muestra de suelo. El área de estudio se ubica en el Urb. Villa San Miguel en la cordillera negra, En el Distrito de Independencia, Provincia de Huaraz, Departamento de Ancash

Excavación manual con pico, lampa y barreta

Medición de la profundidad requerida 1.5m

Toma de muestra a una profundidad de 1.5m

Se colocó el material (suelo) en un bandeja para posteriormente cuartearlo (en cuatro partes iguales) de ello se cogió solo la cuarta parte.

Realizado el cuarteo; lavamos la muestra del suelo para luego introducir al horno por 24 horas (hacer secar).

Al día siguiente, sacamos la muestra del horno para después pesarlo, para luego tamizarlo manualmente con la serie de tamices; y obtenidos los retenidos en cada tamaño o de cada tamiz se procedió a pesarlos.


Por otro lado para poder calcular el CONTENIDO DE HUMEDAD, pesar dos cápsulas o recipientes de aluminio, incluyendo su tapa, identificar y revisar adecuadamente el recipiente.

Colocar una muestra representativa del suelo húmedo en la cápsula y determinar el peso del recipiente más el del suelo húmedo.

Después de pesar la muestra húmeda más el recipiente remueva la tapa - es práctica común colocar la tapa debajo del recipiente- y coloque la muestra en el horno por 24 horas.

Al día siguiente se volvió a pesar las muestras con el recipiente.

VI. DATOS Y RESULTADOS

DATOS


DETERMINACION DEL CONTENIDO DE HUMEDADN° DE RECIPIENTE 1° MUESTRA 2° MUESTRA

PESO DE LA LATA 21.154 21.110

PESO DE LA LATA + SUELO HUMEDO 108.817 120.291

PESO DE LA LATA + SUELO SECO 96.72 105.85

PESO DEL SUELO HUMEDO

PESO DEL SUELO SECO

PESO DEL AGUA


TAMAÑO PESO RETENIDOTAMIZ N. (gr)

3" 0.001 1/2" 0.003/4" 10.853/8" 41.25#04 33.75#08 66.00#16 184.65#30 377.15#50 379.64#100 300.95#200 163.35

RESULTADOS


I. Calculo del peso de agua(w¿¿w)¿ presente en la muestra representativa de suelo

ww=( pesodel suelohumedomás el recipiente )−( peso del suelo secomás el recipiente)

PARA LA MUESTRA N°01

ww 1=197.7 gr−184.2grww 1=13.5gr

PARA LA MUESTRA N°02 ww 2=188gr−174.8gr

ww 2=13.2gr

II. Calculo del peso de los sólidos (ws) en la muestra representativa.

w s= (peso del suelo secomásel recipiente )−pesodel recipiente


w s1=184.2gr−31.6 grw s1=152.6 gr

PARA LA MUESTRA N°02 w s2=174.8 gr−29.2 gr

w s2=145.6 gr

III. Calculo del porcentaje de humedad

w=wwws

∗100

Donde: ww : peso del agua presente en lamasadel suelow s : peso de los solidos


w1=87.663gr75.566gr

∗100

w1=16.01 %


w2=99.181gr84.74 gr

∗100

w2=17.04 %

IV. Calculo del porcentaje de humedad neto

wn=w1+w2

3

wn=16.01+17.04

2wn=16.53 %

DETERMINACION DEL CONTENIDO DE HUMEDADN° DE RECIPIENTE 1° MUESTRA 2° MUESTRA

PESO DE LA LATA 21.154 21.110

PESO DE LA LATA + SUELO HUMEDO 108.817 120.291

PESO DE LA LATA + SUELO SECO 96.72 105.85

PESO DEL SUELO HUMEDO 87.663 99.181

PESO DEL SUELO SECO 75.566 84.74

PESO DEL AGUA 12.097 14.441

CONTENIDO DE HUMEDAD (W (%)) 16.01 17.04

PROMEDIO DEL CONTENIDO DE HUMEDAD: 16.53

GRANULOMETRIA DE AGREGADOS

TAMIZ ASTM ABERTURA(mm)

PESO RETENIDO

(gr)

% RETENIDO PARCIAL

% RETENIDO ACUMULADO

% ACUMULADO

QUE PASA.

3" 75.000 0.00 0.00 0.00 100.00

1 1/2" 37.500 0.00 0.00 0.00 100.00

3/4" 19.000 10.85 0.68 0.68 99.32

3/8" 9.500 41.25 2.60 3.28 96.72

#04 4.750 33.75 2.13 5.41 94.59

#08 2.360 66.00 4.16 9.57 90.43

#16 1.180 184.65 11.63 21.20 78.80

#30 0.590 377.15 23.76 44.96 55.04

#50 0.295 379.64 23.92 68.88 31.12

#100 0.148 300.95 18.96 87.84 12.16

#200 0.074 163.35 10.29 98.14 1.86

PESO LAVADO SECO: 1587.16 gr

CURVA DE DISTRIBUCION GRANULOMETRICA

GRAVA (%): 5.41 % ARENA (%): 52.73 % FINOS (%): 1.86 %

Abertura % Q.Pasa Acumulado

0.148 12.16

D10 10

0.074 1.86

D10 0.1279773

Abertura % Q.Pasa Acumulado0.295 31.12

D30 300.148 12.16

D30 0.2832217

Abertura % Q.Pasa Acumulado

1.18 78.8

D60 60

0.59 55.04

0.010.101.0010.00100.000.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

DIAMETRO (mm) PO

RC

EN

TAJE

QU

E P

AS

A (%

)

3"

D60 0.681857

Coeficiente de uniformidad

CU 5.32795067

Coeficiente de curvatura

Cc 0.91923501

VII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CONCLUSIONES

1. Existe poca variación del contenido de humedad en cada muestra.

2. Se puede decir que es un suelo con buena cantidad de agua.

3. Se puede observar que las partículas de suelo son menores a los

diámetros de 1 ½” y 1”.

4. Se puede observar en el cuadro que la mayor cantidad de peso en

retenido se dio en la malla Nº50.

5. Se trata de una Arena mal graduada (SP).

6. El análisis granulométrico es importante, puesto que, los límites de

tamaño de las partículas que constituyen un suelo ofrece criterios

para una clasificación descriptiva del mismo.

7. Visualizando la curva granulométrica podemos afirmar que el suelo

está conformado por menor cantidad de Finos

8. La cantidad que pasa por la malla Nº 200 nos indica que existe

menor cantidad de finos en el suelo.

9. El análisis granulométrico es fundamental en los suelos gruesos,

pues nos permite determinar el comportamiento mecánico e

hidráulico, para su respectiva utilización en las estructuras de

ingeniería.

10.Se observa la poca cantidad de gravas en el suelo.

RECOMENDACIONES

Para la práctica de granulometría de agregados la muestra debe

estar seca para facilitar el tamizado correspondiente.

Es preferible extraer el agregado donde tuvo mayor trayectoria.

Realizar el proceso en laboratorio con sumo cuidado para así no

perder material del cuarteo y no tener resultados erróneos.

Realizar el adecuado lavado en dos tamices; entre estos el tamiz

Nº200 y un tamiz de mayor diámetro que el tamiz Nº 200 para así

no malograr la malla de menor diámetro.

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