Este documento trata sobre el análisis de granulometría de suelos. Explica que la caracterización del tamaño de partículas de un suelo es importante para comprender su comportamiento ingenieril. Describe los métodos de análisis por cribado y por hidrómetro para suelos con partículas mayores y menores a 0.075 mm, respectivamente. También define parámetros clave como los coeficientes de uniformidad y curvatura.
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Información general
• Caracterizar el suelo de acuerdo con sus propiedades físicas e hidráulicas,
para resolver problemas asociados con su comportamiento ingenieril.
• Estimar los parámetros del proceso de consolidación de un suelo, causado
por la imposición de cargas externas, para determinar velocidad y magnitud
de los asentamientos y así garantizar el adecuado servicio de las obras civiles
emplazadas sobre el terreno.
• Estimar la resistencia al corte del suelo para comprender las condiciones de
falla a los que puede estar sometido ante variaciones en los esfuerzos.
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Densidad máxima y mínima
• Este concepto se aplica solo para suelos granulares (arenas y gravas)
• Depende de la granulometría
Relación de vacíos máxima emax
Densidad seca mínima
Porosidad máxima n
Suelto Denso
Relación de vacíos mínima emin
Densidad seca máxima
Porosidad mínima n
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Densidad máxima y mínima
emax: relación de vacíos máxima
emin: relación de vacíos mínima
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Análisis del tamaño de partículas
El tamaño de las partículas tiene un efecto considerable en el comportamiento
del material. Por ejemplo
• Los materiales de base y subbase para vías deben ser de características
granulares.
• El fenómeno de la licuación solo ocurre en materiales granulares.
• Los materiales finos son impermeables y los gruesos son permeables.
Ante estos diferentes comportamientos, se hace necesario analizar el diámetro
de las partículas para saber con que tipo de material se esta trabajando.
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Análisis del tamaño de partículas
Metodologías
• Análisis por cribado (tamizado):
Este análisis se realiza para
partículas con tamaño de grano
mayor a 0.075mm (tamiz 200).
• Análisis por hidrómetro: Este
análisis se realiza para partículas
con tamaño de grano menor a
0.075mm (tamiz 200).
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Análisis del tamaño de partículas
Metodologías
• Análisis por cribado (tamizado): Este análisis se realiza para partículas con
tamaño de grano mayor a 0.075mm (tamiz 200).
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Análisis del tamaño de partículas
Metodologías
• Análisis por cribado (tamizado): Este análisis se realiza para partículas con
tamaño de grano mayor a 0.075mm (tamiz 200).
Manual Automático
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Análisis del tamaño de partículas
Metodologías
• Análisis por cribado (tamizado):
Tamaños de partículas
Grava Arenas y gravas Limos y arcillas
Pasa tamiz No.4
Retenido en tamiz 200
Pasa tamiz 200
Pasa tamiz 3“
Retenido en tamiz No.4
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Análisis del tamaño de partículas
Metodologías
• Análisis por cribado (tamizado):
Tamaños de partículas
Tamaño máximo nominal: Tamaño del tamiz mínimo que me permite que
pase el 100% del material.
Tamaño máximo: Tamaño del tamiz mínimo que me permite que pase al
menos el 90% del material. Cuando pasa menos del 90%, tenemos tamaño
máximo nominal igual al tamaño máximo.
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Análisis del tamaño de partículas
Metodologías
• Análisis por cribado (tamizado):
Parámetros
Curva Esquemática
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Análisis del tamaño de partículas
Metodologías
• Análisis por cribado (tamizado):
Parámetros
Well graded: Bien graduada, significa que tiene
partículas de todos los tamaños.
Poorly graded: Pobremente graduada, significa
que todo el material tiene aproximadamente el
mismo tamaño de partículas.
Gap graded: granulometría discontinua,
significa que la curva no tiene algún tipo de
diámetros.
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Análisis del tamaño de partículas
Metodologías
• Análisis por cribado (tamizado):
Parámetros
D60:diámetro correspondiente al 60%
de finos en la curva de distribución
granulométrica
D30:diámetro correspondiente al 30%
de finos en la curva de distribución
granulométrica
D10: diámetro correspondiente al
10% de finos en la curva de
distribución granulométrica
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Análisis del tamaño de partículas
Metodologías
• Análisis por cribado (tamizado):
Parámetros
Coeficiente de uniformidad
Cu=D60/D10
Cu siempre es mayor o igual que 1
Coeficiente de curvatura
Cc=(D30)(D30)/(D10 x D60)
Cc=1 si no tiene curvatura
Cc>1 es convexo
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Análisis del tamaño de partículas
Metodologías
• Análisis por cribado (tamizado):
Ejemplo
Se tienen los siguientes resultados de una granulometría:
Tamiz Peso retenido (g) Determine:
a) Realice cálculos y dibuje la curva
granulométrica
b) Determine los valores de D10,D30
y D60
c) Calcule el coeficiente de
uniformidad Cu
d) Calcule el coeficiente de gradación
Cc
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Análisis del tamaño de partículas
Metodologías
• Análisis por cribado (tamizado):
Ejemplo
Tamiz Peso retenido (g)
Abertura (mm)
Peso retenido
acumulado (g)
Porcentaje
que pasa
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Análisis del tamaño de partículas
Metodologías
• Análisis por cribado (tamizado):
Ejemplo
Tamiz Peso retenido (g)
Abertura (mm)
Peso retenido
acumulado (g)
Porcentaje
que pasa
10%
D1
D2
Dx=D10 %x=10
%1
%2
D10=0.10
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Análisis del tamaño de partículas
Metodologías
• Análisis por cribado (tamizado):
Ejemplo
D10=0.10
D30=0.20
D60=0.41
Cu=D60/D10=4.1
Cc=(D30)(D30)/(D10 x D60) =0.98
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Análisis del tamaño de partículas
Metodologías
• Análisis por cribado (tamizado):
Ejemplo
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Análisis del tamaño de partículas
Metodologías
• Análisis por cribado (tamizado):
Este análisis se realiza para
partículas con tamaño de grano
mayor a 0.075mm (tamiz 200).
• Análisis por hidrómetro: Este
análisis se realiza para partículas
con tamaño de grano menor a
0.075mm (tamiz 200).
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Análisis del tamaño de partículas
Metodologías
• Análisis por hidrómetro: Este análisis se realiza para partículas con tamaño de
grano menor a 0.075mm (tamiz 200).
Está basado en el principio de sedimentación de granos de suelos en el
agua.
Cuando un suelo se dispersa en el agua, las partículas se sedimentan a
diferentes velocidades; dependiendo de su forma, tamaño, peso y
viscosidad del agua
Ley de Stokes
Velocidad
Densidad de las partículas de suelo
Densidad del agua
Viscosidad del agua
Diámetro de las partículas de suelo
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Análisis del tamaño de partículas
Metodologías
• Análisis por hidrómetro: Este análisis se realiza para partículas con tamaño de
grano menor a 0.075mm (tamiz 200).
1. Tomar 50 g de suelo secado al horno, pulverizarlo.
2. Preparar solución de agente dispersante en agua al 4%: mezclar 40 g de agente
dispersante en 1000 ml de agua.
3. Mezclar 50 g de suelo seco con 125 ml de solución al 4%.
4. Transferir la mezcla al vaso de batidora y llenar 2/3 del vaso completando con agua.
Tener cuidado de no perder material al pasarlo. Mezclar con batidora por 1 minuto
5. Transferir el mezclado a un cilindro de sedimentación (que no se pierda material).
Añadir agua hasta completar 1 L en el cilindro. Preparar otro cilindro “patrón” con
agua y 125 ml de solución al 4% (un cilindro patrón para todo el curso).
6. Tapar con la mano el cilindro con la mezcla de suelo y agitarla por 1 minuto. Poner
sobre la mesa, e insertar inmediatamente el hidrómetro
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Análisis del tamaño de partículas
Metodologías
• Análisis por hidrómetro: Este análisis se realiza para partículas con tamaño de
grano menor a 0.075mm (tamiz 200).
Paso 6
Paso 7
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Análisis del tamaño de partículas
Metodologías
• Análisis por hidrómetro: Este análisis se realiza para partículas con tamaño de
grano menor a 0.075mm (tamiz 200).
7. Tomar lecturas a 1, 2, 3 y 5 minutos
8. Tomar lectura de corrección del menisco en el cilindro patrón.
9. Tomar lecturas a los 8, 15, 3, 60 minutos, 2 horas, y el próximo día (16
horas)
10. Tomar temperatura con termómetro
