UNIVERSIDAD AUTONOMA TOMAS FRÍAS CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL FACULTAD DE INGENIERÍA
!CÁLCULO PRECISIÓN Y SIMETRÍA! ADELANTE INGENIERÍA INGENIERÍA Docente : M.Sc. Ing. Germán Lizarazu Pantoja
TEMA No. 6
GRANULOMETRÍAS
TEMA No. 6
GRANULOMETRÍAS
6.1 .- GEN GENERA ERALI LID DADE ADESS. La variedad en el tamaño de las partículas partícul as de suelo, ha ha hecho que la mecánica me cánica de suelos de mayor énfasis en este capitulo. De esta est a manera que dice que la propiedad mas importante de los suelos de grano grueso es la distribución distribució n del tamaño tamaño de los mismos. Por otra parte el tamaño tama ño de una partícula partíc ula no se puede puede definir defi nir con una dimensión lineal simple, s imple, sino que será necesario conocer todas todas sus su s dimensiones dimensione s y que cada una guarde alguna relación con las otras. Para esto existen dos métodos para poder determinar la distribución granulométrica de los suelos, los mismos que dependen del tamaño de las partículas, partí culas, estos métodos son:
1) Análisis granulométrico mediante tamices. 2) Análisis granulométrico mediante el hidrómetro. 3) Análisis granulométrico combinado.
6.2. ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR TAMICES
El propósito del análisis granulométrico por tamices, llamado también Análisis Mecánico, es determinar el tamaño de las partículas que constituyen un suelo y fijar el porcentaje con respecto al peso total la cantidad de granos de distintos tamaños que existen en ese suelo.
Este método, se una en el caso de suelos granulares y se puede fácilmente determinar los porcentajes de grava y arena mediante el uso de un juego de tamices. Estos tamices con aberturas calibradas, varían desde 10.16 cm (4 pulg) a 0.075 mm (Tamiz Nº 200), y pertenecen a la serie de tamices de la U.S. Bureau of Standars. Para el caso en que el suelo contenga material fino como limos y arcillas, se debe utilizar el segundo método o realizarse por vía húmeda. Si el suelo tiene material grueso y fino se usa el método combinado.
El análisis granulométrico consiste en hacer pasar el suelo a través de 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. En la siguiente tabla, presentamos los distintos tamaños de las aberturas de los tamices que actualmente se utilizan en el análisis mecánico de los suelos. El número de malla significa el numero de aberturas por pulgada lineal de tamiz. Esta especificación fue realizada por Tyler y es la forma de reconocer un tamiz de número dado.
TYLER STANDARD Abertura
US BUREAU OF STANDARD Abertura
Diametro
Nº Malla
Pulg
mm
Alambre Plg
Nº Malla
Pulg
mm
-----
3
76,2
0,207
-----
4
101,6
-----
2
50,80
0,192
-----
2
50,8
-----
1,05
26,67
0,148
-----
1
25,4
-----
0,742
18,85
0,135
-----
0,750
19,1
-----
0,545
13,84
0,105
-----
0,500
12,7
-----
0,371
9,423
0,092
-----
0,375
9,52
3
0,263
6,680
0,07
3
0,250
6,35
4
0,185
4,699
0,065
4
0,187
4,76
5
0,131
3,327
0,036
6
0,132
3,36
8
0,093
2,362
0,032
8
0,0937
2,38
9
0,078
1,981
0,033
10
0,0787
2,00
10
0,065
1,651
0,035
12
0,0661
1,68
14
0,046
1,168
0,025
16
0,0469
1,19
20
0,0328
0,833
0,0172
20
0,0331
0,840
28
0,0232
0,589
0,0125
30
0,0232
0,590
35
0,0164
0,417
0,0122
40
0,0165
0,420
48
0,0116
0,295
0,0092
50
0,0117
0,297
60
0,0097
0,246
0,0071
60
0,0098
0,250
65
0,0082
0,208
0,0072
70
0,0083
0,210
100
0,0058
0,147
0,0042
100
0,0059
0,149
150
0,0041
0,104
0,0026
140
0,0041
0,105
200
0,0029
0,074
0,0021
200
0,0029
0,074
270
0,0021
0,053
0,0016
270
0 0021
0 053
Serie de tamices
En la tabla mostrada a continuación, se presenta una descripción más o menos arbitraria, pero nos da una idea del diámetro de las partículas desde los más gruesos hasta los más finos.
Piedra Bolón
> 12 pulg
Cantos Rodados
6 a 12 pilg
Grava
2,0 mm ( 4,76 mm) a 6,0 pulg
Arena Limo Arcilla
0,06 mm (0,076 mm) a 2,0 mm (4,76 mm) 0,002 a 0,06 mm (0,076 mm) < 0,002 mm
6.3. ESCALA DE TAMAÑOS
Debido a la gran variedad de tamaños de los granos de suelo, se ha tratado de dividir en secciones toda la escala de tamaños. Existiendo varias proporciones y la mas aceptada es la escala adoptada por la ASTM (American Society for testing and Materials). En esta escala, las gravas corresponden a las partículas mas gruesas e incluye los granos mayores al tamiz Nº 4 (4.76 mm), la aren esta comprendida entre el tamiz Nº 4 y el Nº 200 (0.074 mm). Los granos finos menores que el tamiz Nº 200 se subdividen en limos, correspondientes entre el Nº 200 y mayores a 0.002 mm y las arcillas son mas finas que 0.002 mm.
6.4. CURVAS GRANULOMÉTRICAS La mejor manera de representar la graduación de los suelos es haciendo uso de las curvas granulométricas. Los diferentes tamaños de los granos se dibujan en mm, en el eje de las abscisas en escala logarítmica y los porcentajes en peso del material que pesa cada tamiz en las ordenadas a escala natural a escala natural. Por ejemplo un punto A, nos indica que el 83% en peso del suelo total es mas fino que 0.2 mm. La unión de varios puntos, como el A, no da lo que se llama “Curva Granulométrica” del suelo estudiado. La forma de la curva empinada indica que se trata de un suelo de grano “Uniforme”, mientras que una curva suave y un tanto extendida nos dice que se trata de un suelo “Bien Graduado”. A veces se presenta inflexiones en las curvas, lo que indica que el material ensayado es de graduación incompleta.
De la curva granulométrica, también se puede determinar los porcentajes de grava, arena, limo y arcilla que tiene un suelo ensayado. Por ejemplo Grava
14.0 %
Arena
64.0 %
Limo
22.0 %
Arcilla
0.0 %
Total
100.0 %
Conocidos los porcentajes de materiales que hay en un determinado suelo, podremos clasificar el suelo.
6.5. TAMAÑO EFECTIVO Y UNIFORMIDAD
De las experiencias realizadas por Allen Hazen sobre arenas para filtros, se determino que la permeabilidad de las arenas en estado suelto, dependen de dos cantidades denominadas: Diámetro efectivo de los granos esta definido como el tamaño correspondiente al 10 % en la curva granulométrica y se designa por D10. Coeficiente de uniformidad de un suelo se puede definir de la siguiente manera, es la relación del tamaño correspondiente al 60% de la curva granulométrica con respecto al 10 %, es decir.
6.6. ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO CON EL HIDRÓMETRO
El método inicialmente es sugerido por G. J. Bouyoucos y más tarde modificado por A. Casagrande, requiere de 20 a 40 gramos de suelo arcilloso y de 50 a 100 gramos de suelo arenoso que se lo dispersa en un litro de agua destilada y luego vertida en un cilindro estándar y transparente de sedimentación. Luego se agita el cilindro por un tiempo de 1 minuto aproximadamente se coloca el cilindro sobre una superficie horizontal. Seguidamente se comienza a obtener lecturas del hidrómetro en el cilindro para tiempos de 30 segundos, 1, 2, 4, 8, 15, 30 minutos, etc. los cálculos basados en estas lecturas nos permiten obtener la distribución del tamaño de los granos y luego dibujar la curva granulométrica.
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R = Lectura del hidrómetro Cm = Corrección por menisco (Lectura en 1000 cc de agua) Cd = Corrección por defloculante (Lectura en 1000 cc de agua con defloculante) Ct = Corrección por temperatura = -4.85 + 0.25 *t.
6.7. ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO COMBINADO Este método depende del tipo de suelo a ensayarse. Si el suelo consiste material fino y grueso y en necesario conocer los porcentajes de todos los tamaños, será necesario realizar un ensayo combinado. Para realizar este ensayo primeramente procede a análisis You're Readingse a Preview mecánico con el material retenido en el tamiz Nº 200 tal como se explica enDownload 6.2., With luego, se procede a hacer Free Trial un ensayo de sedimentación con el hidrómetro, con el material que pasa el tamiz Nº200.
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De esta manera relacionando los porcentajes mas finos con el porcentaje que pasa el tamiz Nª 200, podemos dibujar la curva granulométrica. Esta curva tanto en el análisis granulométrico como en ele de sedimentación, debe ser continua y no presentar inflexiones de ninguna clase. Ejemplo: Determinar la curva de granulometría de un suelo fino mediante el análisis combinado, el peso del suelo seco es de 424.7 gr. Gs = 2.75 6.8. FORMA DE LAS PARTÍCULAS. La forma de las partículas es de gran importancia en lo que respecta al comportamiento del suelo, así como lo es su tamaño. Sin embargo no se lo toma en cuenta debido a que a veces es difícil medirla.
Los granos se representan en tres formas:
Granos redondos Granos laminares Granos aciculares
Las dos primeras son de más importancia, pero las tres son significativas.
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EJEMPLO Determinar la curva granulométrica de un suelo mediante el análisis combinado. La muestra a ser ensayada, pesa en estado seco 424.7 gr TAMIZADO TAMIZ Nº 4 8 20 40 100 200 base
PESO C/TAMIZ gr 0.0 0.0 88.5 77.9 161.6 29.0 67.6