MECANICA DE SUELOS

1. I INTRODUCCIÓN:
ANALISIS GRANULOMETRICO POR TAMIZADO
Los granos que conforman en suelo y tienen diferente tamaño, van desde los grandes que
son los que se pueden tomar fácilmente con las manos, hasta los granos pequeños, los
que no se pueden ver con un microscopio. El análisis granulométrico al cuál se somete un
suelo es de mucha ayuda para la construcción de proyectos, tanto estructuras como
carreteras porque con este se puede conocer la permeabilidad y la cohesión del suelo.
También el suelo analizado puede ser usado en mezclas de asfalto o concreto.
Los Análisis Granulométricos se realizaran mediante ensayos en el laboratorio con
tamices de diferente enumeración, dependiendo de la separación de los cuadros de la
maya. Los granos que pasen o se queden en el tamiz tienen sus características ya
determinadas. Para el ensayo o el análisis de granos gruesos será muy recomendado el
método del Tamiz; pero cuando se trata de granos finos este no es muy preciso, porque
se le es más difícil a la muestra pasar por una maya tan fina; Debido a esto el Análisis
granulométrico de Granos finos será bueno utilizar otro método.
LIMITES DE CONSISTENCIA
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.
El contenido de agua con que se produce el cambio de estado varía de un suelo a otro y
en mecánica de suelos interesa fundamentalmente conocer el rango de humedades, para
el cual el suelo presenta un comportamiento plástico, es decir, acepta deformaciones sin
romperse (plasticidad), es decir, la propiedad que presenta los suelos hasta cierto límite
sin romperse.
OBJETIVO GENERAL:
 Determinar cuantitativamente la distribución de tamaños de partículas de un suelo que
pasan por una serie de distintos tamices, determinándolo en porcentajes. Además de
determinar los Límites: Líquido y Plástico de los cuales nos ayudara a hacer la
clasificación de la muestra de suelo.

2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
 Obtener la cantidad de material que pasa a través de un tamiz con una malla dada pero
que es retenido en un siguiente tamiz cuya malla tiene diámetros ligeramente menores a
la anterior.
 Relacionar la cantidad de material retenido con el total de la muestra pasada a través de
los tamices.
 Determinar la clasificación del suelo mediante sistemas como SUCS y AASHTO, de
acuerdo a ello tomaremos criterios de aceptación de suelos para ser utilizados en bases u
sub-bases de carreteras, presas de tierra o diques, drenajes, etc.
 Determinar el Límite líquido y el Límite plástico se emplean para clasificar esta muestra,
de acuerdo a su plasticidad y así poder clasificarlo en el sistema SUCS y AASHTO.
II MARCO TEÓRICO
2.1. ANALISIS GRANULOMETRICO DE LOS SUELOS
Los granos que conforman en suelo y tienen diferente tamaño, van desde los grandes que
son los que se pueden tomar fácilmente con las manos, hasta los granos pequeños, los
que no se pueden ver con un microscopio. El análisis granulométrico al cuál se somete un
suelo es de mucha ayuda para la construcción de proyectos, tanto estructuras como
carreteras porque con este se puede conocer la permeabilidad y la cohesión del suelo.
También el suelo analizado puede ser usado en mezclas de asfalto o concreto.
Los Análisis Granulométricos se realizaran mediante ensayos en el laboratorio con
tamices de diferente enumeración, dependiendo de la separación de los cuadros de la
malla. Los granos que pasen o se queden en el tamiz tienen sus características ya
determinadas. Para el ensayo o el análisis de granos gruesos será muy recomendado el
método del Tamiz; pero cuando se trata de granos finos este no es muy preciso, porque
se le es más difícil a la muestra pasar por una malla tan fina; Debido a esto el Análisis
granulométrico de Granos finos será bueno utilizar otro método.

3. 2.1.1. GRANULOMETRIA POR TAMIZADO
Es un proceso mecánico mediante el cual se separan las partículas de un suelo en sus
diferentes tamaños, denominado a la fracción menor (Tamiz No 200) como limo, Arcilla y
Coloide. Se lleva a cabo utilizando tamices en orden decreciente. La cantidad de suelo
retenido indica el tamaño de la muestra, esto solo separa una porción de suelo entre dos
tamaños.
2.1.1.1. MATERIAL GRUESO
Primero que todo se pesa en la balanza la muestra anteriormente cuarteada.. Luego de
lleva a cabo el tamizado para separar las diferentes partículas de 3” hasta la malla No.
200 comenzando en orden decreciente, teniendo en cuenta de no mezclar las partículas
tamizadas. Al mismo tiempo de tara una bandeja en la balanza. Y se determina el peso de
cada fracción retenida. Se debe verificar que la suma de los pesos retenidos en cada
tamiz de igual al peso de la Fracción Granular gruesa, con una tolerancia de 0.5%.
2.1.1.2. MATERIAL FINO
Se toma todo el material pasante el Tamiz No 200, teniendo el cuidado de no perder el
material. Todas las partículas inferiores al Tamiz No 200 son limo, arcilla y coloides. El
cual debe ser pesada, para determinar la cantidad de fino presente en el suelo.
2.1.2. CURVA GRANULOMÉTRICA
Una curva granulométrica nos indica en general el tamaño de los granos y la buena o
mala graduación de estos. A partir de la curva de distribución granulométrica pueden
obtenerse dos importantes indicadores que caracterizan a un suelo.

4. 2.1.2.1. COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD
El coeficiente de uniformidad, definido originalmente por Terzaghi y Peck, se utiliza para
evaluar la uniformidad del tamaño de las partículas de un suelo. Se expresa como la
relación entre D60 y D10, siendo:
El coeficiente de uniformidad (Cu) representa la extensión de la curva de distribución
granulométrica, es decir, a mayor extensión de esta curva, se tendrá una mayor variedad
de tamaños, lo que es propio de un suelo bien graduado.; generalmente esto se cumple
en arenas para un Cu > 6, y en gravas con un Cu > 4. El coeficiente de curvatura (Cc)
nos indica una curva granulométrica constante, sin “escalones”; esto se cumple tanto en
arenas como gravas para cuando 1< Cc < 3. Por lo tanto ambos coeficientes sirven para
indicarnos de una manera práctica
2.1.2.2. COEFICIENTE DE CURVATURA
Se define el coeficiente de curvatura como:

5. Cc = (D30)2
/ (D60 ⋅ D10)
Siendo Dx la abertura del tamiz por el que pasa el x% de la muestra.
Este coeficiente refleja la curvatura de la curva granulométrica. Los suelos bien graduados
tienen valores de este coeficiente comprendidos entre 1 y 3.
2.2. LIMITES DE CONSISTENCIA
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.
El investigador Sueco A. Atterberg, propuso en 1911 cinco estados de Consistencia del
suelo. El contenido de humedad fue la base para estos límites. En Mecánica de Suelos se
usa frecuentemente tres de ellos como son: El limite liquido (LL), el limite plástico (LP) y el
límite de contracción (LC). Atterberg también define cuatro estados de consistencia:
 El estado liquido, con las propiedades y apariencia de una suspensión
 El estado plástico, en que el suelo se comporta plásticamente
 El estado semi-sólido, el suelo aún disminuye de volumen al estar sujeto secado
 El estado sólido, en el que el volumen del suelo no varía.
2.2.1. LIMITE LÍQUIDO
El límite líquido se define como el contenido de humedad expresado en porcentaje, para
el cual el suelo se halla en el límite entre los estados líquido y plástico. Esta propiedad se
mide en laboratorio mediante un procedimiento normalizado en que una mezcla de suelo
y agua, capaz de ser moldeada, se deposita en la Cuchara de Casagrande, y se golpea
consecutivamente contra la base de la máquina, haciendo girar la manivela, hasta que la
zanja que previamente se ha recortado, se cierra en una longitud de 12 mm (1/2"). Si el
número de golpes para que se cierre la zanja es 25, la humedad del suelo (razón peso de
agua/peso de suelo seco) corresponde al límite líquido. Dado que no siempre es posible
que la zanja se cierre en la longitud de 12 mm exactamente con 25 golpes, existen dos
métodos para determinar el límite líquido:

6.  Graficar el número de golpes en coordenadas logarítmicas, contra el contenido de
humedad correspondiente, en coordenadas normales, e interpolar para la humedad
correspondiente a 25 golpes. La humedad obtenida es el Límite Líquido.
 Según el método puntual, multiplicar por un factor (que depende del número de golpes) la
humedad obtenida y obtener el límite líquido como el resultado de tal multiplicación.
2.2.2. LIMITE PLASTICO
El límite plástico de un suelo es el menor contenido de humedad determinado, de acuerdo
con el método bajo el cual el suelo permanece plástico.
Para la determinación de éste límite se toma muestras del ensayo para la obtención del
límite líquido y procedemos a amasarla y posteriormente a arrollarla, cuya arrolladora
vamos disminuyendo en el diámetro, hasta que los rollitos presenten rupturas o ranuras.
Mientras se rasga aumentamos la humedad del suelo que no presenta ninguna falla,
hasta que los rollitos lleguen a tener un diámetro de 3 mm., en cuyo diámetro decimos
que esa humedad es la que determina el índice plástico.
Las arenas no tienen plasticidad, los limos tienen pero muy poca, en cambio las arcillas, y
sobre todo aquellas ricas en materia son muy plásticas. El límite plástico se ha definido
arbitrariamente como el contenido de humedad del suelo al cuál un cilindro se rompe o se
resquebraja cuando se enrolla a un diámetro de 3 mm aproximadamente. Esta prueba es
bastante más subjetiva (dependiente del operador) que el ensayo del límite líquido, pues
la definición del resquebrajamiento del cilindro de suelo así como del diámetro están
sujetas a la interpretación del operador.
III DATOS OBTENIDOS
EQUIPOS Y HERRAMIENTAS UTILIZADAS:
 ANALISIS GRANULOMETRICO:
 Juego de mallas (3”, 2 ½”, 2”, 1 ½”, 1”, ¾”, ½”,3/8”, No.4, No. 8, No.10, No 16,
No.30, No.40, No.50, No. 80, No.100, No.200 y la Charola).
 Cucharón
 Balanza electrónica con aproximación a 0.1gr.
 Charolas rectangulares.

7.  Espátulas.
 Horno o cocina eléctrica.
 Suelo en estudio
 LIMITES DE CONSISTENCIA:
 LIMITE LIQUIDO
 Cuchara de Casagrande.
 Ranurador.
 Capsula metálica.
 Pocillos metálicos.
 Espátula.
 Balanza electrónica.
 Pizeta con agua.
 LIMITE PLASTICO
 Espátula de hoja flexible.
 Pizeta.
 Balanza electrónica.
 Vidrio grueso esmerilado o liso para realizar el enrollamiento.
 Pocillos metálicos..
PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO:
 ANALISIS GRANULOMETRICO:
o Se extrajo una muestra de suelo de aproximadamente Wi = 3998g, procedente del
cuarteo del anterior laboratorio.
o Se procedió a su secado en el horno durante 24 horas el cual fue pesado, Wf =
3676 g, para luego ser tamizada en la serie de mallas (3”, 2 ½”, 2”, 1 ½”, 1”, ¾”,
½”,3/8”, No.4, No. 8, No.10, No 16, No.30, No.40, No.50, No. 80, No.100, No.200)
o Por cada malla se pesara su peso retenido el cual será anotada en el siguiente
cuadro con los siguientes cálculos de % peso retenido, % retenido acumulado y él
% del pasante.
 LIMITE LIQUIDO:

8. o Después del tamizado y pesado del pasante malla Nº 40, es colocado en tres
pocillos metálicos para luego ser añadido el agua.
o Calibramos la cuchara de Casagrande con el ranurador (del extremo que tiene
forma cubica) colocándolo en la base, porque la caída de la cuchara debe ser a 1
cm., ya que el extremo del ranurador es 1 cm. Se utiliza la misma, para lo cual se
debe desajustar y ajustar de la parte posterior de la cuchara de Casagrande.
o En los pocillos luego de ser añadido el agua se mezcla hasta que sea pastosa con
ayuda de la espátula la vamos mezclando hasta obtener una mezcla homogénea.
o Limpiamos adecuadamente la cuchara de Casagrande con un paño húmedo.
o En la cuchara de Casagrande introducimos la mezcla pastosa y con la espátula
hacemos un enrasado.
o Una vez enrasada la mezcla pasamos con el ranurador por el centro formando una
ranura.
o Enseguida comenzamos a girar la manivela a una velocidad de 2 golpes por
segundo.
o Para el primer caso (golpes de 10 a 20), se logra cerrar a los 13 golpes, sacamos
una parte de la muestra en una capsula y lo pesamos en la balanza electrónica
(antes pesamos la capsula), el peso en húmedo de la muestra más la capsula fue
de 88 gramos para luego ser secado en el horno.
o Para el segundo caso (golpes de 20 a 30), para lo cual seguimos los pasos 4, 5, 6
y 7, se logra cerrar a los 12 golpes, por lo tanto no cumple dentro del rango de
golpes.
o Para el tercer caso (golpes de 30 a 40), para lo cual seguimos los pasos 4, 5, 6 y
7, se logra cerrar a los 12 golpes, por lo tanto no cumple dentro del rango de
golpes.

9.  LIMITE PLASTICO:
o Se emplea una muestra de suelo que se utilizó para el ensayo de límite líquido, el
cual fue previamente tamizado en la malla Nº 40 y se baja su contenido de
humedad con un poco de muestra en estado seco.
o Se forman los rollos de masa de suelo (arcilla) de 3 mm de diámetro, a razón de
80 a 90 rotaciones por minuto, contando como rotación un movimiento completo
de la mano hacia adelante y hacia atrás, regresando así, a la posición inicial.
o Se rueda la masa de suelo entre la palma de la mano o los dedos y una superficie
lisa con solo la presión necesaria para formar un rollo de diámetro uniforme en
toda su longitud.
o El rollo se debe adelgazar más con cada rotación, hasta que su diámetro alcance
3 mm, tomándose para ello no más de dos minutos. La presión requerida de la
mano o de los dedos, variará en gran medida, dependiendo del tipo de suelo,
evitando que no se raje estos rollitos de suelo, de lo cual no ocurrió.
OBTENCION DE DATOS:
o ANALISIS GRANULOMETRICO
Wi = 3998 g
Wf = 3676 g
Wi : Peso natural de la muestra
Wf : Peso seco de la muestra
o LIMITE LIQUIDO
WCAP = 39 g
WCAP+MUESTRA = 88 g
WCAP: Peso de la capsula de metal
WCAP+MUESTRA: Peso de la capsula metálica más la muestra.
IV PROCEDIMIENTOS DE DATOS:
CALCULOS REALIZADOS:
ANALISIS GRANULOMETRICO:

10. Ww = Wi - Wf = 3998 – 3676 = 322 g
ω=
Ww
Wf
∗100
ω=
322
3676
∗100
ω = 8.76%
TAMIZ DIAM.
(mm)
PESO
RETENIDO(g
)
% PESO
RETENIDO
% RETENIDO
ACUMULAD
O
%
PASANTE
3" 76.200 0.00 0.00 0.00 100.00
2 1/2" 63.500 0.00 0.00 0.00 100.00
2" 50.600 0.00 0.00 0.00 100.00
1 1/2" 38.100 82.00 2.24 2.24 97.76
1" 25.400 33.00 0.90 3.14 96.86
3/4" 19.050 22.00 0.60 3.74 96.26
1/2" 12.700 57.00 1.56 5.30 94.70
3/8" 9.525 22.00 0.60 5.90 94.10
No 4 4.760 54.00 1.47 7.37 92.63
No 8 2.380 125.00 3.41 10.78 89.22
No 10 2.000 28.00 0.76 11.55 88.45
No 16 1.190 120.00 3.28 14.82 85.18
No 30 0.590 233.00 6.36 21.18 78.82
No 40 0.420 219.00 5.98 27.16 72.84
No 50 0.297 104.00 2.84 30.00 70.00
No 80 0.180 528.00 14.41 44.42 55.58
No 100 0.149 484.00 13.21 57.63 42.37
No 200 0.074 1020.00 27.85 85.48 14.52
FONDO 532.00 14.52 100.00
TOTAL 3663.00
Interpolando y extrapolando, encontramos el D10, D30 y el D60
70.00 0.297
D60.00 0.216
55.58 0.180

11. 42.37 0.149
D30.00 0.116
14.52 0.074
42.37 0.149
14.52 0.074
D10.00 0.062
HALLANDO D10, D30 Y D60
PARA D10
(0.149−0.074)
(0.149−x)
=
(42.37−14.52)
(42.37−10.00)
D10=−0.087+0.149
D10=0.062
PARA D30
(42.37−14.52)
(30.00−14.52)
=
(0.149−0.074)
(x−0.074)
D30=0.042+0.074
D30=0.116
PARA D60
(70.00−55.58)
(70.00−60.00)
=
(0.297−0.180)
(0.297−x)
D 60=−0.081+0.297
D 60=0.216
PARA EL COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD
Cu=
D60
D10
Cu=
0.216
0.062
Cu=3.48

12. PARA EL COEFICIENTE DE CURVATURA
Cc=
D 30
2
(D 60∗D 10)
Cc=
0.116
2
(0.216∗0.062)
Cc=1.005
CLASIFICACION DE SUELOS:
SUCS:
Pasante menor a 50 % Malla No. 200  14.52%
Material Grueso
Pasante mayor al 50% Malla No. 4  92.63%
Arena
Porcentaje de fino en la Malla No. 200 > 12% 14.52%
Comparar el IP y el IPc
LL = No presenta = 0
LP = No presenta = 0
Por lo tanto : IP= LL – LP = 0
IPc = 4
 IPc > IPC
ARENA LIMOSA (SM)
AASHTO:
Pasante menor a 35% Malla No. 200  14.52%
Material granular
Mallas % Pasante
No. 10 88.45
No. 40 72.84
No. 200 14.52 < máx. 35
LL = No presenta = 0 < máx. 40
LP = No presenta = 0 < máx. 10
Grava y arena arcillosa o limosa
IG = (F-35)*(0.2+0.005*(LL-40))+0.01*(F-15)*(IP-10)
IG = (14.52-35)*(0.2+0.005*(0-40))+ 0.01*(14.52-15)*(0-10)
IG = 0.05

13. A-2-4 (0)
GRAFICAS OBTENIDAS:
INTERPRETACION DE LOS RESULTADOS:
 El Limite Liquido y el Límite plástico no presentan, y para el cálculo han sido
considerados con el valor de cero.
 En el índice de grupo se consideró el valor de cero porque solo nos dio el
valor de 0.05.
 El valor de D10, se tuvo que extrapolar por la ausencia de la malla menor a
la No. 200.y gráficamente se tuvo que alargar la curva granulométrica.
V CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:
 En el límite liquido al hacer la prueba de la cuchara de Casagrande, en los
golpes no se cumplió con los rangos de los golpes solo llegaba a los 12
golpes, por lo cual solo cubría en el primer rango de 20 a 30 golpes y no en
los otros dos rangos, por lo cual se llegó a la conclusión que no presenta
limite liquido el suelo por que no se comporta en el rango de lo establecido.

14.  En el límite plástico al hacer los rollitos con diámetros menores a 13 mm,
se partían o en su defecto se fisuraban por lo cual se llegó a la conclusión
que este suelo no presenta limite plástico.
 Se recomienda usar un vibrador mecánico para realizar el tamizado en
forna homogenea.
 Se generó pérdidas por parte del fino para lo cual se debe de realizar el
ensayo en forma mas precavida.
BIBLIOGRAFIA
 Joseph E. Bowles - MANUAL DE LAB. DE SUELOS EN ING. CIVIL: Mexico: McGraw Hill -
1981
 Braja, M. D. - FUNDAMENTOS DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA.- México: Thomson 2001.
 ASTM – D 422: Analisis granulométrico por tamizado..
 http://www.construaprende.com
 https://www.academia.edu/9163844/DETERMINACION_DEL_ANALISIS_GRANUL
OMETRICO_DE_LOS_SUELOS
PANEL FOTOGRAFICO: