Informe de Granulometría

Universidad Tecnologica de BolivarFacultad de Ingeniería

Informe – Principios de geotecnia1P - 2015

Informe:

Análisis granulométrico por tamizado

Integrantes

Sandry Smith MartinezKevin Canchila BarriosDeimer Castro LópezCarlos Acosta Olmedo

Profesora:Angela Patricia Barreto Maya

22 de abril de 2015

1

Principios de geotecniaInforme


Índice1. Introducción 3

2. Objetivos 42.1. Objetivo general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42.2. Objetivos específicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

3. Conceptos generales 5

4. Análisis granulométrico por tamizado 64.1. Descripción de la muestra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64.2. Procedimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64.3. Cálculos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64.4. Toma de datos y cálculos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

5. Consistencia y plasticidad 105.1. Resultados obtenidos y cálculos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

5.1.1. Límite líquido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115.1.2. Límite plástico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125.1.3. Carta de plasticidad de CASAGRANDE . . . . . . . . . . . . . . . 12

6. Clasificación por la AASTHO 14

7. Conclusiones 16

8. Referencias 17

Índice de figuras1. Datos tomados en el ensayo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82. Cálculos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83. Curva granulométrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94. Gráfica de límite líquido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115. Carta de plásticidad de casagrande . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136. Clasificación por AASTHO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157. Clasificación por AASTHO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Índice de tablas1. Ensayo con cazuela de casagrande . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112. Ensayo con rollitos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123. Cálculos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

Facultad de Ingeniería 2 de 17 Universidad Tecnológica de Bolívar



1. IntroducciónEl suelo es la parte superficial más fina de la corteza terrestre, conformada por una

variedad de minerales y materiales que se hallan sueltos en ella, generados por un procesode desintegración mecánica y descomposición química de rocas. Gracias a este proceso,podemos encontrar una gran variedad de tamaños de partículas que constituyen una ca-racterística principal de los suelos que es susceptible de medición.Con el fin de conocer el máximo de las propiedades del suelo y las necesarias en un pro-yecto de construcción, se han implementado diversas técnicas y tecnologías, con las cualesse busca reducir la intervención humana para evitar los errores y obtener mejor precisiónen los resultados.En este trabajo se presentara la descripción de una de estas técnicas en particular, lagranulometría por tamizado, la cual se ha implementado para determinar el tamaño y ladistribución de las partículas del suelo. Este proceso consiste en hacer pasar una muestrade suelo a través de una serie de tamices estandarizados con el fin de establecer una rela-ción entre el porcentaje que pasa cada tamiz y el diámetro de las partículas, obteniendo asíuna curva de granulometría. Como parte de la muestra seleccionada de suelos contendrá unporcentaje que es muy fino (pasa el tamiz No. 200), es importante realizar una clasificaciónpara este fino; por eso se realiza un ensayo de limite líquido y limite plástico, con el fin deconocer acerca de la plasticidad del suelo.A continuación se presentan los resultados obtenidos de la práctica de laboratorio en la cualse realizó un análisis granulométrico por tamizado junto con una prueba de determinacióndel limite líquido y limite plástico.




2. ObjetivosCon el desarrollo de este trabajo se pretende alcanzar los siguientes objetivos

2.1. Objetivo general

Realizar un ensayo de granulometría por tamizado, determinación del límite líquido yplástico en laboratorio para una muestra de suelo previamente seleccionada y su casifica-ción.

2.2. Objetivos específicos

Con los resultados obtenidos del ensayo, clasificar el suelo teniendo en cuenta elsistema de clasificación unificada (USC) y la ASTHO y Calcular los límites de con-sistencia.

Desarrollar en el estudiante la capacidad de manejar adecuadamente el procedimientoque se debe llevar a cabo en un ensayo de granulometría.




3. Conceptos generalesEl suelo está conformado por una infinidad de partículas de diversos tamaños y dispo-

sición. Cuando se inició el estudio de las propiedades mecánicas de los suelos, se creía queestas estaban enfocadas directamente a su tamaño, sin embargo hoy en día se sabe quededucir las propiedades mecánicas de un suelo con solo el tamaño de sus partículas se hacerealmente difícil.

Con el fin de comprender el contenido de este trabajo, se ha propuesto el siguientemarco conceptual:

El análisis Granulométrico: Es la determinación de los tamaños de las partículasde una cantidad de muestra de suelo, en términos de su capacidad o incapacidad de pasarpor orificios estandarizados; aunque no es de utilidad por sí solo, se emplea junto con otraspropiedades del suelo para clasificarlo, a la vez que nos auxilia para la realización de otrosensayos. En los suelos granulares nos da una idea de su permeabilidad y en general de sucomportamiento ingenieril, no así en suelos cohesivos donde este comportamiento dependemás de la historia geológica del suelo.

Curva granulométrica: Es aquella que representa la distribución de frecuencia acu-mulada de los tamaños de las partículas del suelo, representándose gráficamente en unpapel denominado “log-normal”, donde en la vertical se tiene una escala logarítmica con elporcentaje de suelo que pasa y en la horizontal una escala natural con el diámetro de laspartículas.

Tamiz: Es el instrumento empleado en la separación del suelo por tamaños, está for-mado por un marco metálico y alambres que se cruzan ortogonalmente formando aberturascuadradas. Los tamices del ASTM son designados por medio de pulgadas y números. Porejemplo un tamiz 2.es aquel cuya abertura mide dos pulgadas por lado; un tamiz No. 4 esaquel que tiene cuatro alambres y cuatro aberturas por pulgada lineal[Ref. 2].

Consistencia de los suelos: La consistencia del suelo es la firmeza con que se unenlos materiales que lo componen o la resistencia de los suelos a la deformación y la ruptura.La consistencia del suelo se mide por muestras de suelo mojado, húmedo y seco. En lossuelos mojados, se expresa como adhesividad y plasticidad, tal como se define infra. Laconsistencia del suelo puede estimarse en el campo mediante ensayos sencillos, o medirsecon mayor exactitud en el laboratorio.[Ref. 1]

Índice de plasticidad: Es el rango de contenido de agua en el que el suelo presentapropiedades plásticas, es decir, es la diferencia entre los límites líquido y plástico.




4. Análisis granulométrico por tamizado

4.1. Descripción de la muestra

La muestra a analizar fue tomada de un espacio abierto, por ese motivo se realizó laexcavación de un apique de aproximadamente 0.9m x 1.4m de lado y 1.4m de profundidad,la muestra se extrajo del fondo del apique.

4.2. Procedimiento

El ensayo granulométrico por tamizado es una técnica que busca clasificar las partículasde una muestra de suelos en función de la capacidad que tienen de pasar o no pasar porciertos tamices. Consiste en colocar una muestra de suelo en la parte superior de un juegode tamices con una secuencia descendente en el tamaño de la abertura de estos.para realizar un ensayo de granulometría por tamizado debemos seguir el siguiente proce-dimiento:

Se selecciona previamente una muestra de suelo traída de campo, se somete a unproceso de secado al aire, para luego desmenuzarse hasta su tamaño elemental departícula.

Ahora se toma el material reducido para colocarlo en el juego de tamices organizadosdescendentemente de acuerdo a su abertura, se agitan rotacionalmente los tamices demanera horizontal y si no es suficiente para que la muestra pase por los tamices, sele dan una serie de golpes verticales por un tiempo prudente (10 min mínimo) paraque la muestra quede bien cernida.

Una vez se haya realizado el procedimiento anterior, pesamos cada uno de los tamicescon la muestra de suelo retenida en ellos con el fin de obtener el peso retenido de lamuestra en cada tamiz, se registran todo los resultados para luego hacer los cálculospertinentes.

4.3. Cálculos

De acuerdo a los valores obtenidos en el porceso de tamizado (pesos retenidos en cadatamiz), podemos realizar una serie de cálculos los cuales se registran en una tabla [Ref. 5]:

Porcentaje retenido (%): Es la relación entre el peso retenido en cada tamiz y elpeso total de la muestra por 100.

% Retenido =Peso retenido en el tamiz (g)

Peso total de la muestra (g)× 100

Porcentaje que pasa más fino (%): El porcentaje que pasa más fino se calcularestando en forma acumulativa de 100% los porcentajes retenidos sobre cada tamiz:

% Pasa mas fino = 100− % Retenido Acumulado




Porcentaje de gravas (%): Se determina como la diferencia entre el 100%, querepresenta la totalidad del suelo empleado, y el porcentaje que pasa la malla No. 4

% Gravas = 100%− % Pasa No. 4

Porcentaje de arenas (%): Se determina como la diferencia entre el porcentajeque pasa la malla No. 4 y el porcentaje que pasa la malla No. 200

% Arenas = % Pasa No. 4− % Pasa No. 200

Porcentaje de finos (%): Se determina con la cantidad que pasa la malla No. 200

% Finos = % Pasa No. 200

Graficar la curva granulométrica: donde la ordenada será el porcentaje que pasaen peso en cada tamiz en escala natural y la abscisa el tamaño (diámetro equivalente)de las partículas en escala logarítmica. De esta curva se obtiene el porcentaje degravas, arenas, finos y diámetros mayores a 3” del suelo.

Coeficiente de uniformidad y curvatura: Calcular el coeficiente de uniformidad(Cu), el cual es una medida de uniformidad (graduación) del suelo y el coeficiente decurvatura (Cc), el cual es un dato complementario para definir la uniformidad de lacurva, mediante las siguientes expresiones:

Cu = D60/D10

Cc = D230/D10 ∗D60

Para gravas, si :

Cu > 4; 1 < Cc < 3

entonces, es una grava bien gradada; si no cumple con estas condiciones, se dice que es ungrava mal gradada.

Para arenas, si :

Cu > 6; 1 < Cc < 3

entonces, es una arena bien gradada; si no cumple con estas condiciones se dice que esuna arena mal gradada.




4.4. Toma de datos y cálculos

A continuación se muestra con una imagen las tablas realizadas en excel con los res-pectivos cálculos ontenidos.

Figura 1: Datos tomados en el ensayo

Figura 2: Cálculos




Figura 3: Curva granulométrica

De acuerdo a los resultados obtenidos en la práctica de laboratorio de granulometríapor tamizado y los cálculos realizados podemos decir que el suelo trabajado es predomi-nantemente arenoso debido a que el mayor porcentaje (94.99%) de este suelo es arena, conun contenido de gravas finas de 1.38% y con contenido de finos de 3.62%.

Conociendo que el material es una arena, podríamos hablar de su estado de gradación,si es bien gradada (W) o mal gradada (P).

Como se muestra en la figura 2 el Cu es mayor que 6 y el Cc se encuentra entre 1 y 3,por lo tanto podemos decir que el material es una arena bien gradada SW.




5. Consistencia y plasticidadEl término de consistencia hace referencia a la calidad de un suelo fino granular relacio-

nada con la mayor o menor facilidad que tenga para fluir, deformarse o romperse. Los suelosfinos se pueden encontrar en diferentes estados en la naturaleza dependiendo del contenidode agua. La consistencia equivale a la capacidad de mantener las partes en conjunto unidasformando la estabilidad en el suelo; por otro lado la plasticidad es la propiedad que tieneun suelo la cual le permite deformarse sin alcanzar la ruptura y sin cambiar notablementesu volumen.

Limite líquido: es el contenido de agua en el que el suelo está a punto de pasar de unestado plástico a un estado líquido. En laboratorio se calcula a través de una prueba quellamaremos determinación del límite líquido, la cual describe el siguiente procedimiento:

Se tomam varias muestras de suelo con humedades vairables que se encuentren pordebajo del límite líquido. Cada una de estas muestras es colocada en el aparato ocazuela de Casagrande para determinar el número de golpes con los cuales dos partesseparadas de la muestra se unen una distancia de 13 mm.

Para ello se coloca la muestra húmeda en la copa de la cazuela, se extiende de talmanera que quede una superficie uniforme de 1cm.

Luego se divide la muestra en dos partes con la herramienta de ranura.

Se gira la manigueta del aparato de Casagrande para iniciar el conteo de los golpeshasta lograr que las dos partes del suelo se unan 13 mm, y se registra el número degolpes.

Se realiza el mismo procedimiento para todas las muestras seleccionadas, registrandolos datos obtenidos.

Limite plástico: es el contenido de agua en la cual el suelo tiende a pasar de unestado plástico a un estado semisólido, mostrando fisuras y agrietamientos. En laboratoriose determina el límite plástico a través de pequeños rollitos o cilindros hechos con el suelode estudio con un diámetro de 3mm aproximadamente, este proceso se hace con variasmuestras, al final el límite plástico será igual a promedio de las humedades medidas.




5.1. Resultados obtenidos y cálculos

5.1.1. Límite líquido

Tabla 1: Ensayo con cazuela de casagrande

LIMITE LIQUIDOConcepto Muestra 1 Muestra 2

No. de golpes 24 18Tara T1 T2Peso tara + suelo húmedo (g) 34.3 33.6Peso tara + suelo seco (g) 24.2 24.3Peso de la tara (g) 15.6 15.6Peso del agua (g) 10.1 9.3Peso del suelo seco (g) 8.6 8.7% de humedad 70.55 72.32

L.L 70.842 69.98L.L. promedio 70.41

Donde:Peso del agua = [Peso tara + suelo húmedo (g)] - [Peso tara + suelo seco (g)]Peso del suelo seco (g) = [Peso tara + suelo seco (g)] - [Peso de la tara (g)]% Humedad = Ww

Wd= Peso del agua

Peso del suelo seco (g)

Límite líquido (L.L.) = w1,49−0,3 logNo. golpes

Figura 4: Gráfica de límite líquido




5.1.2. Límite plástico

Tabla 2: Ensayo con rollitos

LIMITE PLASTICOConcepto Muestra 1 Muestra 2

Tara T1 T2Peso tara + suelo húmedo (g) 28.7 30.1Peso tara + suelo seco (g) 23.4 25.3Peso de la tara (g) 15.6 15.6Peso del agua (g) 5 4.8Peso del suelo seco (g) 7.8 9.7% de humedad 67.95 49.48

L.P. 58.72I.P. 11.70

Donde:Límite plástico (LP) = Promedio de la humedadíndice plástico (IP) = Límite líquido - Límite plástico ; LL = 70.41

5.1.3. Carta de plasticidad de CASAGRANDE

Se utiliza para distinguir entre limos y arcillas o incluso para clasificar la porción másfinas de los suelos gruesos, se emplea el limite líquido y el índice plástico [Ref. 6].

Esa carta se encuentra dividida en cuatro partes, se paradas por dos rectas, la línea A yla línea B; los suelos que caen por encima de la línea A son arcillas (c), los suelos que caenpor debajo de esta línea son limos (M). Los suelos que caen a la derecha de la línea B sonaltamente plásticos (H) y los de la izquierda son de baja plasticidad (L). En la franja del4% al 7% del índice plástico y entre el 10% del límite liquido se encuentran los llamados(CL-ML).

A continuación se muestra la ubicación del suelo seleccionado en este trabajo en la cartade plasticidad de Casagrande Figura 5




Figura 5: Carta de plásticidad de casagrande

De la gráfica (figura 5) podemos concluir que es fino con el que se está trabajandocorresponde a un limo de alta plasticidad.

Durante la elaboración de esta práctica de laboratorio se realizaron las pruebas de lími-te líquido y limite plástico sin complicaciones. Los rollitos de 3mm se hicieron sin ningúnproblema ya que el suelo era muy plástico, al finalizar los rollitos, se observó el agrieta-miento que se producía, en algunos un poco antes de los 3mm y se realizó el respectivoprocedimiento para luego realizar los cálculos.

De los cálculos realizados podemos observar que se obtuvo un límite liquido (LL) de70.41, un Limite plástico (LP) de 58.72, un índice de plasticidad (IP) de 11.70, con los quese logró hacer de manera exitosa la clasificación del suelo, de la cual se obtuvo que nuestrosuelos es una arena bien gradada con un porcentaje de finos que corresponde a limos dealta plasticidad SW-MH




6. Clasificación por la AASTHOEl sistema de clasificación AASHTO (American Association of State Highway and

Transportation Officials) (Designación ASTM D-3282; método AASHTO M145) es unode los primeros sistemas de clasificación de suelos, desarrollado por Terzaghi y Hogentogleren 1928.[Ref. 7]

La evaluación de los suelos dentro de cada grupo se realiza por medio de un índice degrupo, que es un valor calculado a partir de una ecuación empírica. El comportamientogeotécnico de un suelo varía inversamente con su índice de grupo, es decir que un suelocon índice de grupo igual a cero indica que es material “bueno” para la construcción decarreteras, y un índice de grupo igual a 20 o mayor, indica un material “muy malo” parala construcción de carreteras [Ref. 7].

Los suelos clasificados dentro los grupos A-1, A-2 y A-3 son materiales granulares delos cuales 35% o menos de las partículas pasan a través del tamiz Nº 200. Los suelos quetienen más del 35% de partículas que pasan a través del tamiz Nº 200 se clasifican dentrode los grupos de material fino A-4, A-5, A-6 y A-7. Estos suelos son principalmente limo ymateriales de tipo arcilla [Ref. 7].

Utilizaremos entonces los límites líquido, plástico y el índice de plasticidad obtenidosen el punto anterior para clasificar el suelo por el sistema de clasificación AASTHO. A con-tinuación se muestra los cálculos realizados y la ubicación del suelo en la tabla AASTHO.

Cálculo del indice de grupo

GI = 0,2a+ 0,005ac+ 0,01bd (1)

Donde:GI : es el índice de grupo, el cual se emplea en la clasificación.a : es la porción del porcentaje de partículas de suelo que pasan el tamiz No. 200 mayorde 35.→ a = F – 35b : es la porción del porcentaje de partículas de suelo que pasan el tamiz No. 200 mayorde 15. → b = F – 15c : es la parte del limite liquido mayor que 40. → c = LL - 40d : es la parte del índice de plasticidad mayor que 10. → d = IP – 10F : es el porcentaje de suelos que pasa la malla No. 200.

Tabla 3: Cálculos

LL 70.41LP 58.72IP 11.70F (%) 72.1

⇒

a 37.1b 57.1c 30.41 GI 14.03d 1.70




Figura 6: Clasificación por AASTHO

Figura 7: Clasificación por AASTHO

De la gráfica (figura 6) podemos observar que el suelo se encuentra en el grupo A-6que corresponde a arcillas, para nuestro caso y según la clasificación AASTHO, de bajaplasticidad como se observa en la gráfica (Figura 7).




7. ConclusionesEn la actualidad la ingeniería cuenta con una variedad de técnicas y tecnologías que

han representado un aporte importante en el avance constructivo, eficiente y seguro.

Es importante que para el uso de los materiales de construcción, específicamente el dearenas. Gravas y la diversidad de suelos en general, empleados en la construcción comorellenos y componentes de mezclas, tengan un buen estudio previo. Este estudio implicaconocer las características necesarias del suelo para su propósito y gracias a las técnicasy tecnologías actualmente empleadas con este objetivo, podemos conseguirlo. Los análisisgranulométricos juegan un papel muy importante en estos estudios, con ellos podemos ob-tener las características de las partículas del suelo, su disposición y su tamaño seguidas dela consistencia al realizar ensayos de este tipo y plasticidad. Estas son propiedades que apesar de no ser muchas, nos brindan una idea acerca del tipo de suelo con el cual se estátrabajando.

Con el desarrollo de este trabajo se ha logrado poner en práctica los conocimientosadquiridos en clase logrando así, realizar el análisis granulométrico por tamizado de unamuestra de suelo seleccionada a nuestra conveniencia, la clasificación del mismo a travésde los dos sistemas vistos en clase y descritos en el contenido de este trabajo (USC yAASTHO), los cuales implicaron una serie de cálculos y conclusiones. Además con estetrabajo se ha logrado que nosotros como estudiantes de principios de geotecnia, manejemoslas herramientas de una forma adecuada e identifiquemos el proceso que se debe realizarpara la obtención de buenos resultados en la realización de un análisis granulométricode suelos de acuerdo a las normativas estipuladas, logrando de este modo complementarnuestra formación como profesionales en el campo.




8. Referencias1. Introducción a la Química Ambiental, S.E. Manahan

2. Dirección de página web:ftp : //ftp.fao.org/fi/CDrom/FAOtraining/FAOtraining/general/x6706s/x6706s08.htm

3. Archivo de internet-Dirección de página web:http : //www.monografias.com/trabajos98/analisis−granulometrico−mecanico/analisis−granulometrico−mecanico.shtml

4. (Pdf), Dirección de página web: Limite líquidohttp : //www.fceia.unr.edu.ar/geologiaygeotecnia/Ensayo%20de%20Limite%20Liquido.PDF

5. (Pdf), Dirección de página web: Granulométria por tamizadohttp : //es.slideshare.net/jetly206/granulometria− 12644677?related = 1

6. (Pdf), Dirección de página web: Notas sobre granulométria de los sueloshttp : //savio.utbvirtual.edu.co/pluginfile.php/348805/modresource/content−/0/Notas%20sobre%20granulometria%20de%20los%20suelos.pdf

7. (Archivo), Dirección de página web: sistema de clasificación AASHTOhttp : //apuntesingenierocivil.blogspot.com/2010/11/sistema−de−clasificacion−aashto.html


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