UNIVERSIDAD AUTONOMA TOMAS FRÍASCARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

FACULTAD DE INGENIERÍA

!CÁLCULO PRECISIÓN Y SIMETRÍA!

ADELANTE INGENIERÍA

Docente : M.Sc. Ing. Germán Lizarazu Pantoja

TEMA No. 6

GRANULOMETRÍAS

6.1 .- GENERALIDADES.

La variedad en el tamaño de las partículas de suelo, ha hecho que la mecánica de suelos de mayor énfasis en este capitulo. De esta manera que dice que la propiedad mas importante de los suelos de grano grueso es la distribución del tamaño de los mismos. Por otra parte el tamaño de una partícula no se puede definir con una dimensión lineal simple, sino que será necesario conocer todas sus dimensiones 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, estos métodos son:

1) Análisis granulométrico mediante tamices.

2) Análisis granulométrico mediante el hidrómetro.

3) Análisis granulométrico combinado.

El propósito del análisis granulométrico por tamices,llamado también Análisis Mecánico, es determinar eltamaño de las partículas que constituyen un suelo yfijar el porcentaje con respecto al peso total lacantidad de granos de distintos tamaños que existenen ese suelo.

6.2. ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR TAMICES

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.

Diametro

Nº Malla Pulg mm Alambre Plg----- 3 76,2 0,207

----- 2 50,80 0,192

----- 1,05 26,67 0,148

----- 0,742 18,85 0,135

----- 0,545 13,84 0,105

----- 0,371 9,423 0,092

3 0,263 6,680 0,07

4 0,185 4,699 0,065

5 0,131 3,327 0,036

8 0,093 2,362 0,032

9 0,078 1,981 0,033

10 0,065 1,651 0,035

14 0,046 1,168 0,025

20 0,0328 0,833 0,0172

28 0,0232 0,589 0,0125

35 0,0164 0,417 0,0122

48 0,0116 0,295 0,0092

60 0,0097 0,246 0,0071

65 0,0082 0,208 0,0072

100 0,0058 0,147 0,0042

150 0,0041 0,104 0,0026

200 0,0029 0,074 0,0021

270 0,0021 0,053 0,0016

400 0,0015 0,038 0,001

Abertura

Nº Malla Pulg mm----- 4 101,6

----- 2 50,8

----- 1 25,4

----- 0,750 19,1

----- 0,500 12,7

----- 0,375 9,52

3 0,250 6,35

4 0,187 4,76

6 0,132 3,36

8 0,0937 2,38

10 0,0787 2,00

12 0,0661 1,68

16 0,0469 1,19

20 0,0331 0,840

30 0,0232 0,590

40 0,0165 0,420

50 0,0117 0,297

60 0,0098 0,250

70 0,0083 0,210

100 0,0059 0,149

140 0,0041 0,105

200 0,0029 0,074

270 0,0021 0,053

400 0,0015 0,037

Abertura

TYLER STANDARD US BUREAU OF STANDARD

Serie de tamices

En la tabla mostrada a continuación, se presenta unadescripción más o menos arbitraria, pero nos da unaidea del diámetro de las partículas desde los másgruesos 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 0,06 mm (0,076 mm) a 2,0 mm (4,76 mm)

Limo 0,002 a 0,06 mm (0,076 mm)

Arcilla < 0,002 mm

Debido a la gran variedad de tamaños de los granos desuelo, se ha tratado de dividir en secciones toda laescala de tamaños. Existiendo varias proporciones y lamas aceptada es la escala adoptada por la ASTM(American Society for testing and Materials). En estaescala, las gravas corresponden a las partículas masgruesas e incluye los granos mayores al tamiz Nº 4(4.76 mm), la aren esta comprendida entre el tamiz Nº4 y el Nº 200 (0.074 mm). Los granos finos menoresque el tamiz Nº 200 se subdividen en limos,correspondientes entre el Nº 200 y mayores a 0.002mm y las arcillas son mas finas que 0.002 mm.

6.3. ESCALA DE TAMAÑOS

La mejor manera de representar la graduación de los sueloses haciendo uso de las curvas granulométricas. Los diferentestamaños de los granos se dibujan en mm, en el eje de lasabscisas en escala logarítmica y los porcentajes en peso delmaterial que pesa cada tamiz en las ordenadas a escalanatural a escala natural. Por ejemplo un punto A, nos indicaque 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 lacurva empinada indica que se trata de un suelo de grano“Uniforme”, mientras que una curva suave y un tantoextendida nos dice que se trata de un suelo “Bien Graduado”.A veces se presenta inflexiones en las curvas, lo que indicaque el material ensayado es de graduación incompleta.

6.4. CURVAS GRANULOMÉTRICAS

De la curva granulométrica, también se puededeterminar los porcentajes de grava, arena, limo yarcilla que tiene un suelo ensayado. Por ejemplo

Conocidos los porcentajes de materiales que hay en undeterminado suelo, podremos clasificar el suelo.

Grava 14.0 %

Arena 64.0 %

Limo 22.0 %

Arcilla 0.0 %

Total 100.0 %

De las experiencias realizadas por Allen Hazen sobrearenas para filtros, se determino que la permeabilidadde las arenas en estado suelto, dependen de doscantidades denominadas:

Diámetro efectivo de los granos esta definido comoel tamaño correspondiente al 10 % en la curvagranulométrica y se designa por D10.

Coeficiente de uniformidad de un suelo se puededefinir de la siguiente manera, es la relación deltamaño correspondiente al 60% de la curvagranulométrica con respecto al 10 %, es decir.

6.5. TAMAÑO EFECTIVO Y UNIFORMIDAD

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 a100 gramos de suelo arenoso que se lo dispersa en unlitro de agua destilada y luego vertida en un cilindroestándar y transparente de sedimentación. Luego seagita el cilindro por un tiempo de 1 minutoaproximadamente se coloca el cilindro sobre unasuperficie horizontal. Seguidamente se comienza aobtener lecturas del hidrómetro en el cilindro paratiempos de 30 segundos, 1, 2, 4, 8, 15, 30 minutos, etc.los cálculos basados en estas lecturas nos permitenobtener la distribución del tamaño de los granos yluego dibujar la curva granulométrica.

R = Lectura del hidrómetro

Cm = Corrección por menisco (Lectura en 1000 cc deagua)

Cd = Corrección por defloculante (Lectura en 1000 cc deagua 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. Siel suelo consiste material fino y grueso y en necesarioconocer los porcentajes de todos los tamaños, seránecesario realizar un ensayo combinado. Para realizareste ensayo primeramente se procede a análisismecánico con el material retenido en el tamiz Nº 200tal como se explica en 6.2., luego, se procede a hacerun ensayo de sedimentación con el hidrómetro, con elmaterial que pasa el tamiz Nº200.

De esta manera relacionando los porcentajes masfinos con el porcentaje que pasa el tamiz Nª 200,podemos dibujar la curva granulométrica. Esta curvatanto en el análisis granulométrico como en ele desedimentación, debe ser continua y no presentarinflexiones 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 loque respecta al comportamiento del suelo, así como loes su tamaño. Sin embargo no se lo toma en cuentadebido 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 tresson significativas.

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 PESO C/TAMIZ gr

4 0.0

8 0.0

20 88.5

40 77.9

100 161.6

200 29.0

base 67.6

HIDRÓMETRO

TIEMPO (min)

LECTURA DEL HIDROMETRO (R)

TEMPERATURA (ºC)

0

0.25 26.7 22.6

0.5 25.1 22.6

1 21.0 22.6

2 16.7 22.6

4 16.5 22.6

5 11.3 22.6

10 8.4 22.6

20 6.0 22.6

40 4.6 22.6

62 4.0 22.6

115 3.0 22.6

1089 1.5 22.5

1524 1.2 22.6