MONOGRAFIA SUELOS 1

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"AÑO DE LA INVERSION PARA EL DESARROLLO RURAL Y LA SEGURIDAD ALIMENTARIA" UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES ÁREA : MECANICA DE SUELOS I FACULTAD: INGENIERIA CARRERA PROFESIONAL: INGENIERIA CIVIL TEMA: GRANULOMETRIA DE SUELOS CATEDRÁTICO: ING. DIONISIO ALUMNOS: Curisinche Amaya Marco Tapara Condori Jhon Anthony Poma Lopez Jorge Luis TURNO: TARDE AULA: B2

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MONOGRAFIA SUELOS 1

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EL CONOCIMIENTO

"AO DE LA INVERSION PARA EL DESARROLLO RURAL Y LA SEGURIDAD ALIMENTARIA"

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES

REA : MECANICA DE SUELOS I

FACULTAD: INGENIERIA

CARRERA PROFESIONAL: INGENIERIA CIVIL

TEMA: GRANULOMETRIA DE SUELOS

CATEDRTICO: ING. DIONISIO

ALUMNOS: Curisinche Amaya MarcoTapara Condori Jhon AnthonyPoma Lopez Jorge Luis

TURNO: TARDE

AULA: B2

FECHA: 25/05/15

HUANCAYO - PERU2015

DEDICATORIA:A Dios; a mi familia, que me dieron su apoyo y motivacin para realizar con xito esta monografa; Dedicamos este trabajo a la juventud estudiosa que da a da se esmeran por salir adelante.

INDICE

1. Introduccin

2. Los Agregados 2.1 Definicin2.2 Procedencia2.3 Tipos de Agregadosa) Agregados Naturalesb) Agregados de trituracinc) Agregados Artificialesd) Hormigne) Agregado Fino f) Agregado Grueso

2.4 Propiedades

3. Conclusiones

4. Bibliografa

5. Anexo

GRANULOMETRA DE LOS SUELOS

5.1 GRANULOMETRIA:Se refiere a las proporciones relativas en que se encuentran las diferentes partculas minerales del suelo (grava, arena, limo y arcilla) expresada con base al peso seco del suelo (en %) despus de la destruccin de los agregados. La granulometra estudia la distribucin de las partculas que conforman un suelo segn su tamaa, lo cual ofrece un criterio obvio para una clasificacin descriptiva. La variedad del tamao de las partculas casi es ilimitada.

5.2 TAMAO DE LAS PARTCULASIndependientemente del origen del suelo, los tamaos de las partculas, en general, que conforman un suelo, varan en un amplio rango. Los suelos en general son llamados grava, arena, limo o arcilla, dependiendo del tamao predominante de las partculas, ocasionalmente puede tener materia orgnica.

La textura y propiedades fsicas del suelo dependern del tamao de ellas. Mayores tamaos de partculas significa mayor espacio entre ellas, resultando un suelo mas poroso; menor tamao de partculas tendrn menor espacio entre ellas dificultando el paso del aire y el agua, por tanto este suelo ser menos poroso. Los tamaos de grano se han clasificado con base en las dimensiones dada en determinados estndares.

Cuando se realiza un anlisis fsico de una muestra de suelo, se define dentro de ella variados tamaos de grano que se enmarcan dentro de rangos especficos, definidos por diversas entidades o agrupaciones. Para clasificar a los constituyentes del suelo segn su tamao de partculas, se han establecido muchas clasificaciones granulomtricas. Bsicamente todas aceptan los trminos de grava, arena, limo y arcillas, pero difieren en los valores de los limites establecidos para definir cada clase.

Las fracciones tendrn denominaciones, segn el sistema:

AASHTO: American Association of State Highway and Transportation OfficialASTM: American Society for Testing and Materials.SUCS: Unified Soil Classification System.

Granulares: Gravas y Arenas (visible a simple vista). Gravas 63 mm > d > 2 mm Arena 2 mm > d > 0.063 mm Finos: Limos y Arcillas (no visibles). Limos 0.063 mm > d > 0.002 mm Arcillas < 0.002 mm

Granulares: (G) Gravas y (S) Arenas Finos: (M) Limos y (C) Arcillas

GRAVA: Son fragmentos grandes de roca, fcilmente identificables a simple vista. ARENA: Son aquellos fragmentos los cuales en muchas ocasiones son apreciables sin necesidad de ayuda de equipos adicionales (lupa, microscopio). Estn compuestas por partculas de un tamao considerable, tienen un mayor espacio entre partculas, el agua drena muy rpidamente a travs de ella.

GRAVA

ARENA

LIMO: Compuesto por partculas intermedias entre la arcilla y la arena, en estado hmedo es difcil de trabajar. Los limos son fracciones microscpicas del suelo que constituyen granos muy finos de cuarzo y algunas partculas en forma de escamas que son fragmentos de minerales micceos.

LIMO

ARCILLA: Son principalmente partculas sub microscpicas en forma de escamas. Es un suelo compuesto por partculas muy pequeas y con muy poco espacio entre ellas. La arcilla tiene la habilidad de retener el agua, pero el aire no puede penetrar en estos espacios, especialmente cuando ellos estn saturados con agua. Las partculas se clasifican como arcilla con base en su tamao de grano y no contienen necesariamente minerales arcillosos, las arcillas se definen como aquellas partculas que desarrollan propiedades de plasticidad cuando se mezcla con una cantidad limitada de agua.

ARCILLA

5.3 RELACIN PARTCULAS FINAS Y AGREGADOS

Suelos granulares sin finos: Contacto grano a grano. Peso volumtrico variable. Permeable. No susceptible a las heladas. Alta estabilidad en estado confinado. Baja estabilidad en estado no confinado. No afectable por condiciones hidrulicas adversas.

Suelos granulares con finos suficientes para obtener una alta densidad: Contacto grano a grano con incremento en la resistencia. Resistencia a la deformacin. Mayor peso volumtrico. Permeabilidad mas baja. Relativa alta estabilidad (confinado o no confinado) No muy afectable por condiciones hidrulicas adversas.

Suelos granulares con gran cantidad de finos: No existe contacto grano a grano. Los granos estn dentro de una matriz de finos. Este estado disminuye el peso volumtrico. Baja permeabilidad. Baja estabilidad (confinado o no). Afectable por condiciones hidrulicas adversas.5.4 PRINCIPALES PROPIEDADES DEMANDADAS POR EL INGENIERO

Estabilidad Volumtrica: Los cambios de humedad son la principal fuente para la inestabilidad, se levantan los pavimentos, se inclina los postes y se rompen tubos y muros.

Resistencia Mecnica: La humedad la reduce, la compactacin o el secado la levanta.

Permeabilidad: La presin de poros elevada provoca deslizamientos y el flujo de agua, a travs del suelo, puede originar tubificacin y arrastre de partculas.

Durabilidad: El intemperismo, la erosin y la abrasin amenazan la vida til de un suelo, como elemento estructural o funcional.

Comprensibilidad: Afecta la permeabilidad, modifica la resistencia del suelo al esfuerzo cortante y provoca desplazamientos.

Las propiedades anteriores se pueden modificar o alterar de muchas formas: por medios mecnicos, drenaje, medios elctricos, cambios de temperatura o adicin de estabilizantes (cal, cemento, asfalto, sales, etc.)

5.5 DETERMINACIN DEL TAMAO DE LAS PARTCULAS

Las partculas no estn sueltas sino que forman agregados, siendo por lo tanto necesario destruir la agregacin para separar las partculas individuales. Por ello antes de proceder a la separacin de las diferentes fracciones hay una fase previa de preparacin de la muestra.

Despus de preparar la muestra, se realiza el anlisis mecnico, el que consiste en determinar el tamao de partculas por tamizado o por sedimentacin.

TAMIZADO

SEDIMENTACIN

5.6 REPRESENTACIN DE LA DISTRIBUCIN GRANULOMTRICA

Siempre que se cuente con suficiente nmero de puntos, la representacin grfica de la distribucin granulomtrica debe estimarse preferible a la numrica en tablas.

CURVA GRANULOMTRICA DE ALGUNOS SUELOS

Curva granulomtrica de algunos suelos

Granulares: (G) Gravas 63 mm > d > 2 mm (S) Arena 2 mm > d > 0.063 mm Finos: (M) Limos 0.063 mm > d > 0.002 mm (C) Arcillas < 0.002 mm

Curvas en el grfico: Arena con gravas. Arena gruesa. Arcilla limosa.

Cuando se tienen que indicar los resultados esenciales de los anlisis mecnicos de un gran nmero de suelos, puede resultar conveniente expresar las caractersticas granulomtricas de cada suelo por medio de valores numricos indicativos de algn tamao de grano caracterstico y del grado de uniformidad. El procedimiento ms utilizado es el conocido con el nombre de mtodo de Allen Hazen.

Realizando un gran nmero de ensayos con arena spera filtros, Hazen encontr que la permeabilidad de dichas arenas en estado suelto depende de dos cantidades que denomin dimetro efectivo y coeficiente de uniformidad.

El dimetro efectivo D10, llamado as por Hazen; es el tamao tal que igual o mayor que el 10%, en peso, del suelo.

El coeficiente de uniformidad U es igual a D60/D10, donde D60 es el tamao de partcula que corresponde a 60%, en peso, del suelo, sea igual o menor.

En realidad la relacin Cu es un coeficiente de no uniformidad pues su valor numrico decrece cuando la uniformidad aumenta. Los suelos con Cu < 3 se consideran muy uniformes; aun las arenas naturales, muy uniformes, rara vez presentan Cu < 2. El coeficiente Cu se define con la siguiente expresin: Cu = D60 / D10

Como dato complementario, necesario para definir la uniformidad, se define el coeficiente de curvatura del suelo con la expresin Cc = (D30) / (D60 * D10)

D30 se define anlogamente que los D10 y D60 anteriores, esta relacin tiene un valor entre 1 y 3 en suelos bien graduados, con amplio margen de tamaos de partculas y cantidades apreciables de cada tamao intermedio.

5.7 MTODO DEL TAMIZADO

ALCANCE La norma describe el procedimiento para determinar cuantitativamente la distribucin de las partculas de un suelo. ASTM D - 422 MTC E 107

EQUIPO Balanza: Con sensibilidad de 0.01 g.

Tamices: 75 mm (3"), 50,8 mm (2"), 38,1 mm (1"), 25,4 mm (1"), 19,0 mm ("), 9,5 mm ( 3/8"), 4,76 mm (N 4), 2,00 mm (N 10), 0,840 mm (N 20), 0,425 mm (N 40), 0,250 mm (N 60), 0,106 mm (N 140) y 0,075 mm (N 200).

Horno: capaz de mantener temperaturas uniformes y constantes hasta de 1105C (2309F).

Tamizadora: Mecnica. Recipientes: Adecuados para el manejo y secado de las muestras.

OBJETIVO La determinacin cuantitativa de la distribucin de tamaos de partculas de suelo.

PROCEDIMIENTO La muestra proveniente de cantera o estudio de suelos, se procede a reducir la muestra en forma representativa por medio del cuarteo. Se divide en cuatro la muestra y se junta los extremos, uno de los extremos se descarta, y la otra se vuelva a reducir hasta obtener la cantidad de muestra requerida.

Lavado de muestras, la muestra cuarteada se pesa como peso total, se procede a realizar el lavado por la malla numero 200, para determinar el % mas fino que la malla # 200.

Despus que el suelo esta seco se pesa, se hace pasar por una serie organizada de tamices, de orificios con tamaos decrecientes y conocidos, desde arriba hacia abajo.

El primer tamiz, es el de mayor tamao y es donde inicia el tamizado.

Se tapa con el fin de evitar perdidas de finos; el ultimo tamiz esta abajo y descansa sobre un recipiente (cazoleta) de forma igual a uno de los tamices, y recibe el material mas fino no retenido por ningn tamiz.

Con sacudidas horizontales y golpes verticales, mecnicos o manuales, se hace pasar el suelo por la serie de tamices, de arriba abajo, para luego pesar por separado el suelo retenido en cada malla.

Cada tamiz esta identificado con un numero, por ejemplo, malla #40, malla #100, malla #200, este numero indica el numero de abertura en una pulgada, sin embargo, debido a que el espesor del alambre de la malla puede variar, se ha optado por dar el tamao de los orificios en milmetros.

El cribado por malla se usa para obtener las fracciones correspondientes a los tamaos mayores del suelo, generalmente se llega hasta el tamao de 0.074 mm (malla N 200).

Dentro de este mtodo existen dos procedimientos: el tamizado en seco y el tamizado por lavado. En general solo algunas mallas son suficientes para definir convenientemente una curva granulomtrica.

Lavar la muestra a travs del tamiz N 200 y poner a secar en el horno el material retenido. (esto en el caso de anlisis con lavado, que se realiza cuando la muestra tiene apreciable cantidad de finos).

Obtener el peso de la muestra seca despus de lavada.

Obtener el peso del material que quedo retenido en cada tamiz.

Se calcula los porcentajes del material retenido en cada malla respecto del peso seco de la muestra original. % Retenido = ((mtotal mpasa) / mtotal) x 100% Retenido = (mretenida/mtotal) x100Calcular el porcentaje que pasa cada tamiz restando de 100% el porcentaje retenido acumulado en dicha malla. % Pasa = 100 - % Retenido Acumulado

% Retenido acumulado = % retenido anterior + % retenido

5.8 ENSAYO

ENSAYO GRANULOMTRICO ASTM D 422 Y MTC E 107

CUARTEO La muestra proveniente de cantera o estudio de suelos, se procede a reducir la muestra en forma representativa por medio del cuarteo. Se divide en cuatro la muestra y se junta los extremos, uno de los extremos se descarta, y la otra se vuelva a reducir hasta obtener la cantidad de muestra requerida.

LAVADO DE LA MUESTRA La muestra cuarteada se pesa como peso total (A) procede a realizar el lavado por la malla numero 200, para determinar el % mas fino que la malla # 200.

PESADO Y TAMIZADO Una vez lavado y secado en el Horno se pesa (B) y se procede a verter por las mallas de mayor dimetro hasta el menor.

PESADO Y TAMIZADO Se agita circularmente y lateralmente hasta obtener los retenidos y no pase ni una partcula de agregado por lo tamices, se pesan los retenidos ( c ).

CLCULOS % Material mas fino que la malla # 200= (A B) / A *100

% de retenidos en tamiz = C / A *100

A : Peso total B : Peso despus del lavado por la #200 C : Peso retenido en cada tamiz

INFORME El informe deber incluir lo siguiente:

El tamao mximo de las partculas contenidas en la muestra.

Los porcentajes retenidos y los que pasan, para cada uno de los tamices utilizados.

Los resultados se presentarn: (1) en forma tabulada, o (2) en forma grfica, siendo esta ltima forma la indicada cada vez que el anlisis comprenda un ensayo completo de sedimentacin.

Las pequeas diferencias resultantes en el empate de las curvas obtenidas por tamizado y por sedimento, respectivamente, se corregirn en forma grficaENSAYO GRANULOMTRICO ASTM D 422 Y MTC E 107

ENSAYO POR SEDIMENTACIN

El mtodo se basa en que la velocidad de sedimentacin de partculas en un lquido es funcin de su tamao. Determinando la granulometra de un suelo con el mtodo por tamizado solamente se llegar a tamaos mnimos de 0.074 mm (Malla N 200). Los tamaos menores del suelo exigen una investigacin fundada en otros principios, por lo que este mtodo se basa en las caractersticas de la sedimentacin de las partculas del suelo en un medio acuoso.

Se aplica a suelos finos que han quedado en la cazoleta y que se denomina pasa la malla N 200. El mtodo de uso ms conocido es el del Hidrmetro (Densmetro).

LA PRUEBA DEL HIDRMETRO (DENSMETRO) O AASHO STANDARD. ( ASTM 422 ) Se toma una probeta con agua al cual se le coloca suelo, se agita hasta que sea uniforme la suspensin; luego se deja en reposo para ir midiendo mediante un densmetro graduado los pesos especficos relativos de una suspensin de un suelo que cambian en un transcurso del tiempo (minutos, horas, dias), calibrando dicho densmetro a 20 grados y con escala de 0.995 a 1,060.

Los pesos especficos de la suspensin disminuyen a medida que las partculas se asientan. La profundidad del densmetro, variable con la densidad de la suspensin (ARQUIMEDES), es la base para calcular esa distribucin de tamaos de granos finos que pasa la malla N 200. El sistema se calcula con la Ley de Stokes. Para la determinacin de los tamaos de las partculas y su distribucin granulomtrica, se usa un nomograma a base la Ley de Stokes. Para poder utilizar este nomograma es necesario conocer las especificaciones del densmetro, o sea, es necesario calibrarlo.

LEY DE STOKES La ley fundamental de que se hace uso en el procedimiento del hidrmetro, es debida a Stokes y proporciona una relacin entre la velocidad de sedimentacin (descenso) de las partculas del suelo en un fluido y el tamao de esas partculas. Granos con distintos tamaos, descienden en un lquido con distintas velocidades, y establece que la velocidad de cada de una esfera pequea en un medio fluido viscoso, es:

Al aplica la ley de Stokes, a la determinacin del tamao de las partculas de un suelo, deben tomarse en cuenta las limitaciones siguientes:

Las partculas de un suelo no son esfricas. Las hay de forma angular, redondeada, alargada, etc. As, por ejemplo, la relacin que existe entre dimetros de partculas esfricas y en forma de discos es, segn L. y W. Squires del Instituto Tecnolgico de Massachussets, la siguiente: D = 0.752 D Donde: D = dimetro de la esfera. D = dimetro del disco. = D / H H = altura del disco.

La ley de Stokes considera el movimiento de una sola esfera y, por lo tanto, no toma en cuenta ni la influencia ni la interferencia de unas partculas con otras, lo que si sucede en una masa de suelo dentro de un medio fluido. Para aligerar los clculos, existen nomogramas que ofrecen suficiente exactitud y son fciles de utilizar, hacemos notar que cada nomograma funciona para un densmetro determinado, por lo que es necesario calibrar dicho densmetro.

PROCEDIMIENTO EN LABORATORIO

Calibracin del Hidrmetro (densmetro): La calibracin consiste en la determinacin de la altura de cada (Hg) en funcin de las lecturas realizadas. Aplicando el nomograma (segn la Ley de Stokes) es necesario llevar a cabo la calibracin de cada densmetro, ya que las alturas de cada (Hg) que corresponden a lecturas del peso especfico del lquido, son siempre distintos en los densmetros.

Correccin de las lecturas del densmetro en uso por menisco y uso de defloculante: Durante la prueba por sedimentacin, debe utilizarse un defloculante (silicato de sodio) que impide el descenso demasiado rpido de las partculas. A fin de impedir que las partculas menores de suelo se unan entre s formando granos ms pesados y por consecuencia mayor velocidad de sedimentacin , haciendo cometer errores.

Cantidad de la muestra por ensayar: Se realiza en suelos en que la mayor parte del material, pasa el tamiz N 80 o puede ser del suelo que pasa el tamiz N 200. La cantidad de la muestra del suelo por someter a la prueba de sedimentacin, depende del tipo de suelo.

Suelo arenoso. 50 - 150 gr Suelo cohesivos sin arena. 30 50 gr Arcillas grasosas. 10 30 gr

Equipo necesario para la prueba de sedimentacin: Una Balanza. Con 0.1 o 0.01 gr de aproximacin. Un Hidrmetro graduado. Un Batidor mecnico elctrico. Un Termmetro con aproximacin de 0.1 C. Una Probeta graduada de 1,000 ml. Defloculante (silicato de sodio). Esptulas, probetas, estufa, etc.