TALLER BÁSICO DE MECÁNICA DE SUELOS

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Esteban Moreno Henríquez
hace 5 años
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1 Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos TALLER BÁSICO DE MECÁNICA DE SUELOS ANÁLISIS GRANULOMETRICO POR TAMIZADO POR SEDIMENTACIÓN Expositor: Miguel A. Díaz Pardavé

3 Es la parte de la Mecánica de Suelos que estudia lo referente a las formas y distribución de tamaños de las gravas o partículas que constituyen un suelo. El análisis granulométrico de un suelo consiste en separar y clasificar por tamaños los granos que lo componen. Es de poca utilidad en los suelos finos, pero permite formarse una idea aproximada de algunas de las propiedades de los gruesos. El análisis por mallas se concreta a segregar el suelo mediante una serie de mallas que definen el tamaño de la partícula.

4 El tamaño de los granos puede también obtenerse aplicando la ley de Stokes, que rige la caída libre de una esfera en un liquido. El método del hidrómetro (densímetro) es el que permite aplicar con mas exactitud este principio. 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 No De ser posible, el análisis granulométrico de los suelos arcillosos debe realizarse sobre muestras que no hayan sido secadas al aire o la horno para evitar alterar las partículas finas.

5 Miguel A. Díaz Pardavé

7 Miguel A. Díaz Pardavé

17 SUELOS GRUESOS El SUCS utiliza símbolos para clasificar un suelo, de acuerdo con su tipo y característica (granulometría en el caso de los granos gruesos o de posible compresibilidad en el casodelafracciónquepasalamallanº40);lostiposson: SIMBOLO G S M C O SIGNIFICADO Grava(Gravel) Arena (Sand) Limo (mo) Arcilla(Clay) Suelo Orgánico

18 Las gravas y arenas se separan en la malla Nº 4, por lo que un suelo pertenecerá al grupo G (Gravel) si mas del 50% de su fracción gruesa retiene en la malla Nº 4, y si sucede lo contrario, el suelo formara parte del grupo S(Sand). SIMBOLO W P L H SIGNIFICADO Bien graduado (Well graded) Mal graduado (Poorly graded) Baja compresibilidad (Low compressibility) Alta compresibilidad (High compressibility)

19 Los anteriores símbolos precedidos de la grava (G) o arena (S) dan lugar a los grupos que a continuación se mencionan, todos considerandos suelos gruesos: SIMBOLO GW y SW SIGNIFICADO Suelos bien graduados y con pocos finos, el contenido de finos sea menor del 5%.Para considerar una arena bien graduada, el Cu >6 y Cc 1-3, para una grava el Cu>4 y Cc 1-3 GP y SP Suelos mal graduados, son de apariencia uniforme o presenta predominio de un tamaño faltando algunos intermedios. No cumplen con los requisitos para GW y SW, referente a los índices de graduación necesarios. GM y SM Suelos para porcentajes de finos superiores al 12%. La plasticidad de estos finos es nula o media situándose bajo la línea A de la carta de plasticidad o bien un índice de plasticidad <4 GC y SC Suelos con contenido de finos > del 12%, de media a alta plasticidad, localizandose sobre la línea A con un índice plástico > 7 Los suelos gruesos con contenidos de finos comprendidos entre el 5%-12%, así como a los suelos cuyo material no cae claramente dentro de un grupo, el SUCS les asigna un símbolo doble, por ejemplo GW-SW

20 SUELOS FINOS Los suelos finos se clasifican según sus características de plasticidad SIMBOLO M C Pt SIGNIFICADO Limo(de l sueco Mo y mjala) Arcillas (Clay) Turba Si el LL <50%, se le añade al símbolo genérico la letra L (Low), si LL>50% seagregalaletrah(high) Los suelos que contienen una gran cantidad de elementos orgánicos, suelos usualmente fibrosos tales como turbas y suelos pantanosos, que resultan ser altamente compresibles, se consideran dentro de un grupo independiente con símbolo Pt.

21 Se describe en forma detallada, haciendo uso de la Carta de Plasticidad SIMBOLO CL y CH SIGNIFICADO Pertenecen a las arcillas inorgánicas. CL comprende a la zona sobre la línea A, definida por LL<50% e Ip>7% CH corresponde a la zona arriba de la línea A, definida por LL>50% ML y MH Pertenecen a los limos inorgánicos, limos arcillosos y polvo de roca. ML comprende la zona bajo la línea A, definida por LL<50%, y la porción de la línea A con Ip<4 MH corresponde a la zona debajo de la línea A, definida por LL>50% OL y OH Pt Pertenecen a los suelos orgánicos, siempre se encuentran en lugares próximos a la línea A. El suelo fino se clasifica como altamente orgánico cuando se identifica por su color, olor, sensación esponjosa y frecuentemente por su textura fibrosa; se le denomina turba. Cuando un material fino no se define claramente en uno de los grupos, se utilizaran para el símbolos dobles de frontera. Símbolo doble MH-CH representa un suelo fino con LL>50% e índice plástico tal que el material quede situado prácticamente sobre la línea A.

22 Carta de plasticidad de los suelos

26 La granulometría de un suelo se puede realizar mediante dos formas: vía seca y húmeda, la primera generalmente se realiza a gravas y la húmeda se realiza a arenas o gravas con alto contenido de finos

27 Granulometría vía seca Material: regla de madera; horno de convección; báscula con aproximación a 0.01 gr; y juego de mallas con charola y tapa

28 Se toma una muestra representativa del suelo

29 Se efectúa un cuarteo; se revuelve el material y después se separa en cuatro partes con ayuda de una regla de madera. Se toman dos partes opuestas por el vértice

En la parte inferior se coloca una charola y en la parte superior

30 Se colocan las mallas en forma ordenada: de la más pequeña a la más grande, de abajo hacia arriba. En la parte inferior se coloca una charola y en la parte superior se coloca una tapa. Se vierte el suelo en la malla ubicada en la parte superior(la de mayor abertura),

31 Se agita vigorosamente en forma circular durante un tiempo aproximado de 15 min ysetomaelretenidoencadamalla

32 Se pesa cada retenido de cada malla

33 Granulometría vía húmeda Material: mallas 2 charolas metálicas; brocha; cubeta de plástico (20 lts); cápsulas de vidrio horno de convección; manguera de plástico agua

34 Se toma una muestra representativa del suelo Se deja saturando durante 24 hrs

35 Se coloca más agua. Se agita el suelo en el agua, con esto la parte fina queda en suspensión en el agua Se vierte el agua con los finos en suspensión en la cubeta

Con la ayuda de la brocha se hace pasar el suelo a través de la malla, el suelo que pasa

36 Se repiten los pasos 3, 4 y 5 hasta que el agua no contenga sólidos en suspensión. Se coloca una malla sobre una charola metálica con agua y se vierte en la malla el suelo Con la ayuda de la brocha se hace pasar el suelo a través de la malla, el suelo que pasa queda en la charola metálica el que se pasará posteriormente por una malla de menor abertura;

37 El suelo retenido en cada malla se coloca en una cápsula de vidrio

38 El suelo contenido en las cápsulas de vidrio se introduce al horno de convección para su secado. El suelo contenido en la cubeta se deja reposar durante 3 días, para que se sedimente. Con la ayuda de una manguera se efectúa un sifón para retirar el exceso de agua. Se pasa el suelo a una charola metálica y se seca en el horno de convección. Se pesan los retenidos en cada malla y el que pasó la No. 200.

46 DETERMINACION DE LOS COEFICIENTES DE UNIFORMIDAD Y CURVATURAS 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 puede obtenerse dos importantes indicadores que caracterizan a un suelo.

47 a).- El coeficiente de uniformidad(cu): C u = D D 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; gralmente. Esto se cumple en arenaparauncu>4

48 b).- El coeficiente de curvatura(cc): C c = D( D xd ) 2 10 Trata de indicarnos una curva granulométrica constante, sin escalones; esto cumple tanto en arenas como gravas para cuando 1> Cc<3 Por lo tanto, ambos coeficientes de uniformidad y curvatura sirven para indicarnos de una manera practica y sencilla en el laboratorio cuando un suelo se encuentra bien graduado o mal graduado

60 ANALISIS DE SEDIMENTACION (METODO CON HIDROMETRO) Algunas veces puede ser necesario determinar la granulometría de los suelos(menores de mm). Puesto que no existen mallas menores que la Nº. 200 se usa el procedimiento denominado del hidrómetro, que consiste en establecer una mezcla homogénea de suelo-agua y que se basa principalmente en la hipótesis de Stokes, que nos dice que la velocidad de sedimentación de las partículas grandes es mayor que la de las pequeñas. Para obtener resultados aun mas exactos, se puede pasar una muestra por el hidrómetro varias veces.

61 Así como es importante la granulometría de suelos gruesos, en suelos finos no reviste tanto y esto se debe principalmente a que en suelos finos el comportamiento depende mas fundamentalmente de las formas de las partículas y su composición mineralógica, y solo en una mínima parte del tamaño de los granos, de tal manera, que los suelos finos de partículas laminares son mas compresibles y mas plásticos que los suelos de partículas equidimencionales.

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