MECÁNICA DE SUELOS Informe 2 granulometria

MECÁNICA DE SUELOS 2014

23/09/2014

MECÁNICA DE SUELOS INFORME N° 2

Informe N° 02 – Mec. Suelos

MECÁNICA DE SUELOSCiclo 2014 – 2

INFORME N° 2

Nombres Y Apellidos: Adolfo Chahuayo David Rojas Dayan Tapahuasco

Yordi Flor Jerko Puh

Sección Y Grupo:CI55 -

Profesor Del Curso:

SOTO DUEÑAS, MILAGROS DEL PILAR

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Fecha:

24/09/2014

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR TAMIZADO

Norma ASTM D422-99

1.- Objetivos:

Determinar la cantidad en % de diversos tamaños que constituyen el suelo, e n cuanto al total de la muestra utilizada.

El análisis granulométrico tiene por objeto la determinación cuantitativa de la distribución de tamaños de partículas de suelo.

Clasificación mediante sistemas como AASHTO O SUCS.

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Para obtener la distribución de tamaños, se empleantamices normalizados y numerados, dispuestos en ordendecreciente.

Verificar si el suelo puede ser utilizado para la construcción de proyectos.

Conocer la utilización de los instrumentos del laboratorio.

Conocer y definir ciertas características importantes delsuelo como son: La Permeabilidad, Cohesión, altura de ascenso capilar, y facilidad de drenaje.

2.- Normas

La norma que describe este método es la ASTM D-422 (2007) /AASHTO T88; en base a esta norma no se basara para determinarlos diferentes cálculos que se realiza en el ensayo, uno delos cuales es el de determinar los porcentajes de suelo quepasan por los distintos tamices de la serie empleada en elensayo, hasta el de 74 mm (N°200).

Además, así como existe esas normas hay otras como:

UNE 7 050-2 (tamices de ensayo. Telas metálicas, chapasperforadas y láminas electro formadas. Medidas nominalesde las aberturas.

UNE 103 100 (preparación de muestras para ensayos desuelos)

UNE 103 102 (análisis granulométricos de suelos finos porsedimentación Método del densímetro.

UNE 103 300 (determinación de la humedad de un suelomediante secado estufa.

3.-Equipo empleado

Serie de tamices de malla cuadrada y tejido de alambre deabertura de mala en mm siguiente: 3”, 2”, 1 ½”, 1”, ¾”,

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3/8”, #4, #10, #20, #40, #60, #140, #200 y una bandejapara retener lo que pasa la última malla.

Balanzas con una sensibilidad de 0.1g para pesar elmaterial.

Horno capaz de mantener una temperatura constante de 110+/- 5ºC.

Envases adecuados para el manejo y secado de las muestra. Cepillo y brocha, para limpiar las mallas de los tamices. Opcional:(agitador mecánico o batidora con motor

eléctrico que sea capaz de suministrar a una varillaagitadora una cierta velocidad).

4.-Procedimiento

1. Se homogeniza cuidadosamente el total de la muestra enestado natural (desmenuzándola con un mazo), tratando deevitar romper sus partículas individuales, especialmente sise trata de un material blando, piedra arenosa u otrosimilar.

2. Se reduce por cuarteo una cantidad de la muestra3. Pesar la muestra en una balanza fina (la balanza tiene que

estar calibrada)4. Pasar la muestra por los tamices de la serie gruesa: (2 ½”,

2”, 1 ½”, 1”, ¾”, ½”, 3/8”, N°4).5. Pesar las muestras que pasan por cada tamiz.6. De las muestras que pasan por el tamiz N°4 (estas son

arenas, limos y arcillas), tomar una porción representativa.7. Decantar la muestra con agua para que pase los limos y

arcillas.8. Secar la muestra en el horno (para luego tamizarlo por la

serie fina).

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CAMBIAR FOTOS ADOLFOO

5

Fig. 1: vista de la serie detamices utilizados en el

ensayo de análisisgranulométricos.

Fig. 3: determinación de lamasa de la muestra.

Fig. 2: LA muestra cuarteada,se podrá utilizar cualquierade esas muestras, ya que esta

cuarteado.

Fig. 4: tamizado de lafracción mayor de 20,0 mm a

través de los tamices.

Fig. 5: Determinación de lamasa de la porción menor de20,. Mm obtenido por el

cuarteo.

Fig. 6: se lava el materialde la fracción menor de 2,00

mm.


5.-CALCULOS Y RESULTADOS:

Tamañodeltamiz

TAMIZES PESO %

RETENIDO RETENIDO RETENIDO QUE OBSERVACIONES :ASTM PARCIAL ACUMULADO PASA

5"

6

En esta imagen se puedeapreciar el tamiz dondeestán las diferentes mallascon la cual se puede

Se observa el material ya tamizado y que fue retenido en cada malla.OJO: la muestra ya se nos entrego tamizado.


4"

76.2 3" 0.00 0.00 0.00100.00

50.6 2" 2342 15.14 15.1484.86

36.1 1 1/2" 2109 13.63 28.7771.23

24.1 1" 1645 10.63 39.4060.60

19.05 3/4" 725 4.69 44.0955.91

9.525 3/8" 1072 6.93 51.0248.98

4.76 Nro, 4 842 5.44 56.4643.54

2 Nro, 10 16.90 4.90 61.3638.64 OBSERVACIONES :

0.84 Nro, 20 15.50 4.50 65.8634.14 MATERIAL (gr)

AGREG. GRUESO (gr)AGREG. FINO (gr)

15471.0

0.426 Nro, 40 23.50 6.82 72.6827.32 8735

56.46%

0.25 Nro, 60 22.50 6.53 79.2020.80 6736

43.54%

0.105Nro,140 29.50 8.56 87.76

12.24

FracciónSeca(gr)<

tamizN°4

150.1

0.074Nro,200 7.10

2.0689.82

10.18

0 Fondo 35.10 10.18 100.00 0.00

7


Peso seco inicial (gr): 15471.00

Agregado grueso (gr): 8735 en un porcentaje del total de56.46%.

Agregado fino (gr): 6736 en un porcentaje del total de 43.54%.

Como podemos ver, la malla #4 retiene menos del 50% delmaterial. Graficando los datos obtenidos del porcentajede muestra que pasa en una curva granulométrica, se hallael coeficiente de uniformidad (Cu) y el coeficiente decurvatura (Cc), para lo cual se determinó lo siguienteD10,D30 y D60; de acuerdo a la curva granulométrica.

- D10: 0.708

0.010.11101000

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100 100.00

84.86

71.23

60.6055.91

48.9843.54

38.6434.14

27.3220.80

12.2410.18

f(x) = 10.773239051131 ln(x) + 34.1998446702121

tamizadoLogarithmic (tamizado)Logarithmic (tamizado)Logarithmic (tamizado)Linear (tamizado)Linear (tamizado)

MALLA

% PASANTE


- D30: 0.55- D60: 18

Cu=D60D10

=18

0.55=32.73

Cc= D302D60∗D10=

0.55218∗0,70

=0.024

Para que una arena se considere bien graduada, es necesarioque su Cu sea mayor que 6 y el Cc entre 1 y 3. El Cu si cumplepero el Cc no cumple por lo cual se dice que es un suelo malgraduado.

Precauciones

a. Pérdidas de material al sacar el retenido de cada tamiz. b. Errores en las pesadas y en los cálculos.c. La muestra a analizar tiene que ser representativa.d. La malla de los tamices está rota o deformada; los

tamices deben ser frecuentemente inspeccionados paraasegurar que no tienen aberturas más grandes que laespecificada.

e. Las mallas utilizadas debieron ser calibradas segúnnorma, y deben tener un certificado de calidad.

f. Aglomeraciones de partículas que no han sidocompletamente disgregadas. Si el material contienepartículas finas plásticas, la muestra debe serdisgregada antes del tamizado.

g. Para hallar si el suelo está bien graduado o no, sedibuja una curva granulométrica. Esta curva no es exacta,por lo que los datos que se obtienen (D10, D30, D60, CC yCu) son aproximaciones. No obstante, esos dos últimosdatos tienen un rango de exactitud mayor ya que seaproximan al entero más próximo.

h. El proceso de lavado de la muestra debe ser realizadocuidadosamente de modo de no dañar el tamiz o producirperdidas de suelo al ser lanzado este fuera del tamiz.

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i. Un material se podrá señalar como bien graduado, si elcoeficiente de uniformidad es mayor a 4 si se trata deuna grava y mayor a 6 para una arena. Además, elcoeficiente de curvatura deberá estar comprendido entre 1y 3.

j. Si la suma de los pesos retenidos parciales difiere enmás de un 3 % para las arenas y más de 0.5 % para lasgravas con respecto al peso inicial de la muestra desuelo empleada en cada fracción, el ensayo esinsatisfactorio y deberá repetirse.

k. Para hallar si el suelo está bien graduado, se dibuja unacurva granulométrica. Esta curva no es exacta, por lo quelos datos que se obtienen (D10, D30, D60, Cc y Cu) sonaproximaciones. No obstante, esos dos últimos datostienen un rango de exactitud mayor ya que se aproximan alentero más próximo.

DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO DE LOS SUELOS

Norma ASTM D-4318, AASHTO T-89

1.Introduccion:

Los límites de consistencia se basan en el concepto de que los

suelos finos, presentes en la naturaleza, pueden encontrarse

en diferentes estados, dependiendo del contenido de agua. Así

un suelo se puede encontrar en un estado sólido, semisólido,

plástico, semilíquido y líquido.

En la actualidad, los límites de Atterberg son los que más se

practican en los laboratorios de Mecánica del Suelo. Su

utilidad deriva de que, gracias a la experiencia acumulada en

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miles de determinaciones, es suficiente conocer sus valores

para poderse dar una idea bastante clara del tipo de suelo y

sus propiedades. Por otra parte, se trata de determinaciones

sencillas y rápidas que permiten una pronta identificación de

los suelos y la selección adecuada de muestras típicas para

ser sometidas a ensayos más complicados.

2.Objetivo:

Determinar el límite líquido y el límite plástico de una

muestra de suelo.

Entender el procedimiento a seguir para determinar los

límites de consistencia de un suelo.

Concientizarnos sobre la importancia de realizar este

tipo de ensayos y sobre sus aplicaciones en nuestra

carrera.

Esta norma tiene por objetivo de establecer elprocedimiento para determinar el límite líquido de unsuelo mediante la utilización del aparato de casagrande.

Se define el limite liquido como la humedad que tiene unsuelo amasado con agua y colocado en una cucharanormalizada, cuando un surco, realizado con un acanaladornormalizado, que divide el suelo en dos mitades, secierra a lo largo de su fondo en una distancia de 13 mm,tras haber dejado caer 25 veces la mencionada cucharadesde una altura de 10 mm sobre una base tambiénnormalizada, con una cadencia de 1 golpe por un segundo.

3. LÍMITE LÍQUIDO (L.L.): Es el contenido de humedad quecorresponde a una frontera convencional entre los estados semi-

líquido y plástico, en el cual el suelo fluirá suficientemente

como para cerrar una ranura de ancho determinado hecha en la

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muestra de suelo cuando un recipiente especificado es golpeado

con un número determinado de veces.

4.Aparatos: Recipiente de almacenamiento. Una

vasija de porcelana de 115mm de

diámetro aproximadamente.

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Fig. 1 los respectivosrecipientes.


Espátula. De hoja

flexible de unos

75 a 100mm de

longitud y 20mm de

ancho

aproximadamente.

Cápsula de Casagrande.

Acanalador .

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Fig. 2 Espátula delaboratorio.

Fig. 3 Capsula decasagrande.

Fig. 4. Acanalador dellaboratorio.


Calibrador. Ya sea incorporado al ranurador o por

separado

Recipientes o pesa filtros . De material resistente a

la corrosión y cuya masa no varíe con repetidos

calentamientos y enfriamientos.

Horno eléctrico .

Balanza con sensibilidad de

0.1gr.

5. Procedimiento:

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Fig. 5. balanza.


a) Una vez preparada una pasta de suelo en la cápsula de

porcelana con una humedad ligeramente superior al límite

líquido.

b) Desmontar y secar la cápsula de la máquina de Casagrande,

asegurándose que ella se encuentre perfectamente limpia y

seca antes de iniciar el procedimiento.

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Preparación de la pasta desuelo


c) Montar la cápsula en su posición para el ensayo.

d) Colocar entre 10 y 15 gramos de suelo húmedo en la

cápsula, alisando la superficie a una altura de 1 cm con

la espátula, cuidando de no dejar burbujas de aire en la

masa de suelo.

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Proceso de calibrado de la CopaCasagrande

Muestra de suelo húmeda yapisonada en Copa Casagrande


e) Usando el acanalador separar el suelo en dos mitades

según el eje de simetría de la cápsula.

f) Girar la manivela de manera uniforme a una velocidad de

dos revoluciones/seg (2rev/seg); continuar hasta que el

surco se cierre en ½” de longitud; anotar el número de

golpes, en número de golpes tiene que ser inferior a 40.

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Muestra de suelo ranurada porel acanalador lista para el

ensayo


g) Revolver el suelo en la cápsula de Casagrande con la

espátula y repetir las operaciones e) y f). Hacer 2-3

sobre 25 golpes.

h) Tomar una muestra de aproximadamente 5 g de suelo en la

zona donde se cerró el surco y pesarla de inmediato para

obtener su contenido de humedad, lo que permitirá obtener

un punto en el gráfico semi-logarítmico de humedad vs

número de golpes que se describe más adelante; después meter

la muestra al horno para obtener el peso del suelo seco.

i) Para el desarrollo de este se ensayo se debe tomar una

muestra de suelo de la copa Casagrande y ponerla en una

tarita, luego en el horno deberá mantenerse a una

temperatura de 110 oC y en un rango de tiempo de 18 a 24

horas.

18

Horno para secado demuestras contenidas en las

taritas


j) Vaciar el suelo de la cápsula de Casagrande a la de

porcelana (que todavía contiene la mezcla de suelo

inicial), continuar revolviendo el suelo con la espátula

(durante el cual el suelo pierde humedad) y en seguida

repetir las etapas (b) hasta al (h),

k) Repetir etapas (b) a (i), 3 a 4 veces, hasta llegar a un

número de golpes de 15 a 20.

6. CALCULOS Y RESULTADOS:

Ensayo para el Limite Líquido

Se obtiene los siguientes datos:

limite liquido# de golpes 22 27 33tarro# 32 39 42peso suelo humedo + tarro 44.3 50.6 47.4peso suelo seco + tarro 42.7 46.9 45.1peso del tarro 36.4 35.1 35.2peso del agua 1.6 3.7 2.3peso del suelo seco 6.3 11.8 9.9contenido de humedad 25.40 31.36 23.23

DEERMINACION DEL LIMITE LIQUIDO POR EL METODO DEL PUNTO

LL=W°*(N/19


25)^0.121

tarro# 32 39 42LL 25 32 24

GRAFICA

# de golpescontenidode humedad

22 25.4027 31.3633 23.23

20 22.5 25 27.5 30 32.5 350.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

GRAFICO DE FLUIDEZ

GRAFICO DE FLUIDEZ

LL 31

7.Otros métodos para determinar el límite líquido:

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El Cono Hindú:

El desarrollo de un ensayosimplificado de límite líquido por elIndian Central Road ResearchInstitute comenzó en 1953 y concluyó conel dispositivo mostrado en lafigura, donde una penetración de unapulgada indica el límite líquido.

El Cono Ruso

Inicialmente se uso laaguja de Vicat y conosestrechos. Aparentementeesos ensayos no proveíanresultadossatisfactorios. Elprimer ensayoestandarizado fue elmencionado por Vasileven 1949, donde el

aparato empleado es el mostrado en la figura, y en el queuna penetración de 10 mm indica ellímite líquido.

Método del cono del Instituto

Tecnológico de Georgia:

Este aparato sirve para determinar

el límite líquido por medio de un

cono que pesa 75 gr el cual penetra

21

http://sites.google.com/site/santiagoosorioster/f6hlda.JPG


en el suelo. El límite líquido se define como la humedad

que posee el suelo cuando la penetración es de 10mm. Para

evitar efectos dinámicos, se frena la caída del peso

hasta 10 segundos después del comienzo del ensayo. Se

deben obtener diferentes penetraciones con distintas

humedades, interpolando para el valor de los 10 mm.

8.Recomendaciones y Observaciones

Las variables que pueden afectar a la práctica de

laboratorio realizada es no cumplir con la frecuencia de

golpes especificada por el docente.

La altura de caída de la cuchara debe ser verificada

antes de empezar un ensayo, utilizando el mango de

calibre de 10mm adosado al ranurador. En caso de no tener

la altura especificada (1 cm), se aflojan los tornillos

de fijación y se mueve el de ajuste hasta obtener la

altura requerida.

La muestra de suelo mezclada con agua debe quedar

homogénea, de no ser así esto afectaría al cálculo del

porcentaje de húmeda, lo cual nos lleva a resultados

erróneos con respecto al suelo.

Se recomienda que los cálculos se efectúen con la ayuda

de algún programa para agilizar los trabajos y obtener

resultados más exactos.

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Se debe calibrar muy rigurosamente la altura de caída de

la cuchara de Casagrande, cuya medida debe ser de 10 +/-

2 mm.

Si el suelo se encuentra más húmedo, su capacidad para

fluir y cerrar la ranura será mayor, por ende necesitará

una menor cantidad de golpes.

Al colocarse la pasta en la cápsula de Casagrande, este

debe ser distribuido de manera muy uniforme para obtener

resultados más óptimos.

La cantidad de golpes por segundo deberá de ser de 2,

para así obtener resultados óptimos en los ensayos.

Se puede dar el caso de que un material no presente

limite líquido si éste sólo presenta arena fina.

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BIBLIOGRAFÍA

Fuentes Textuales.-

Lambe, T.W. Soil Testing for Engineers Wiley, New Cork, 1951,

Capítulo 3 (Biblioteca Ingeniería Civil)

Bowles, J.E. Manual de Laboratorio de Suelos en Ingeniería Civil (Biblioteca Ingeniería Civil).

Fuentes Electrónicas.-

http://www.mtc.gob.pe/portal/transportes/

caminos_ferro/nensuel.htm

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