UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS FACULTAD DE ARQUITECTURA INTRODUCCIÓN A LA CONSTRUCCIÓN ARQ. JORGE ROSALES TAREA NO. 1 ESTUDIO DE SUELOS - ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO ABNER OTONIEL NORIEGA TÚN CAMILA VILLANUEVA JUAREZ JAQUELINE JANETH LOPEZ POCÓN JULIO E. GÓNGORA CORONADO LUIS PABLO ROSALES GUZMAN 2015 01248 2015 00982 2015 01380 2015 13250 2015 01173 1 CONTENIDO INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................... 2 OBJETIVOS ........................................................................................................................................... 2 MARCO TEÓRICO ................................................................................................................................. 3 PRÁCTICA............................................................................................................................................. 6 CONCLUSIÓN ....................................................................................................................................... 9 RECOMENDACIONES ........................................................................................................................... 9 BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................................... 10 TAREA NO. 1 | ESTUDIO DE SUELOS - ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO 2 ESTUDIO DE SUELOS ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO INTRODUCCIÓN El análisis granulométrico es un proceso de laboratorio que permite conocer las propiedades del suelo, por medio de una muestra tomada en el sitio del cual se trabajará el análisis, obteniendo la información necesaria tanto de la permeabilidad del suelo como para la elección y uso de los materiales y el tipo de cimentación que se utilizará en el proyecto. Este análisis se realizará 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. Cabe resalar que este tipo de análisis es recomendable cuando se trabaja con suelos de granulometría gruesa ya que para los granos finos existen otros tipos de análisis. El reporte que a continuación se presenta contiene una descripción del procedimiento del análisis granulométrico mostrando a detalle los pasos a seguir para la correcta realización de dicho proceso. Adicional a lo descrito anteriormente este informe contiene una serie de recomendaciones útiles para llevar a cabo este proceso de una manera eficaz. OBJETIVOS Entender la función de un Análisis Granulométrico. Determinar el tipo de arena que ha predominado en un terreno o en la cantidad de muestra a trabajar. Conocer las características propias de un tipo de Arena y de tal forma poder clasificarlas o identificarlas en el grupo de arena al que pertenece. Verificar si el suelo puede ser utilizado en la construcción de proyectos arquitectónicos. Saber cuáles han de ser los factores a tomar en cuenta a la hora de construir debido a las características positivas o negativas que el tipo de suelo demanda tomar en consideración. Definir ciertas características importantes como: permeabilidad, facilidad de drenajes, resistencia, humedad. Conocer los tipos de instrumentos y el equipo que se necesita para realizar una práctica de Análisis Granulométrico. TAREA NO. 1 | ESTUDIO DE SUELOS - ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO 3 MARCO TEÓRICO Realizar un análisis de suelo es imprescindible en el campo de la construcción, ya que este es la superficie sobre la que descansarán las cargas de cualquier edificación. Por esto, es lógico que estudiemos las propiedades del suelo, para conocer datos importantes como su valor soporte, los componentes que lo conforman, su pH, su permeabilidad, entre otros. Un dato que es de suma importancia conocer, es el tamaño de las partículas que conforman el suelo sobre el que estamos trabajando. En general, dependiendo del tamaño de las partículas predominantes en la composición de un suelo, este puede ser llamado grava, arena, limo o arcilla. Según el Dr. Braja M. Das, estos pueden definirse como: Grava: son fragmentos de roca ocasionalmente con partículas de cuarzo y feldespato. Arena: partículas formadas principalmente por cuarzo y feldespato. Limo: fracciones microscópicas de suelo (…) granos finos de cuarzo y fragmentos de minerales micáceos. Arcilla: principalmente partículas submicroscópicas en forma de escamas de mica. (Das, 2001) Para poder etiquetar un suelo como grava, arenoso, limoso o arcilloso, se debe llevar a cabo un análisis granulométrico. Análisis Granulométrico “Su finalidad es obtener la distribución por tamaño de las partículas presentes en una muestra de suelo” (Jaramillo, 2008). Para esto, existen dos métodos: análisis por cribado y análisis hidrométrico. Análisis por Cribado: este consiste en atravesar la muestra por un conjunto de mallas con aberturas progresivamente más pequeñas. Para lograrlo, se debe hace vibrar la muestra con una máquina conocida como vibrador de mallas. Generalmente, antes de hacer esto la muestra debe ser secada en un horno para disgregar sus partículas. Puede ser que la muestra forme grumos y por lo tanto no atraviese las mallas, en cuyo caso se procederá a mezclar a muestra con agua para formar una lechada, que se lava a través de las mallas; de ser este el caso, se recolectarán las porciones retenidas en la malla por separado y se secarán en un horno individualmente. Luego de esto se procede a determinar la cantidad de la muestra que fue retenida en cada malla. Los resultados se expresan como un porcentaje de la muestra total. A continuación, se presenta una tabla que explica los cálculos que se efectúan en el análisis por cribado, extraído del libro “Fundamentos de Ingeniería Geotécnica”. TAREA NO. 1 | ESTUDIO DE SUELOS - ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO 4 Imagen 1. Análisis por medio de mallas (masa de muestra de suelo seco = 450g). (Das, 2001) Imagen 2. Horno para el secado de muestras de suelo. Imagen 3. Conjunto de mallas en un vibrador de mallas. Análisis Hidrométrico: el procedimiento consiste en mezclar una cantidad de suelo (50 grs.) con agua destilada más 125 ml. de un agente dispersante (también denominado agente dispersor), el que neutraliza las cargas eléctricas sobre las partículas más pequeñas del suelo que a menudo tienen carga negativa y se atraen entre sí con fuerza suficiente para permanecer unidos, creando así unidades mayores que funcionan como partículas. Según Das, como agente dispersor se usa generalmente hexametafosfato de sodio. TAREA NO. 1 | ESTUDIO DE SUELOS - ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO 5 A continuación, se agita la solución dentro de una mezcladora y se vacía a otra probeta de 1000 cc. de capacidad. Accionar el cronómetro, introducir el hidrómetro y el termómetro. Con las lecturas del hidrómetro con su s respectivas temperaturas, calcular el peso de los sólidos en suspensión para poder estimar el diámetro de las partículas. Se utiliza para ello la siguiente ecuación, que está basada en la Ley de Stokes. (Jaramillo, 2008) ( )= 30 1 ( ) (mi) Donde, D(mm) = diámetro de partícula del suelo µ = viscosidad del agua L(cm) = distancia (Das, 2001) t(mi) = tiempo Imagen 4. Secuencia de análisis hidrométrico. TAREA NO. 1 | ESTUDIO DE SUELOS - ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO 6 PRÁCTICA Para llevar a cabo un análisis granulométrico, es necesario tomar una muestra desde distintos puntos del terreno determinado. Materiales: Bandeja que contenga la muestra de suelo Bolsa plástica grande Espátula Lunas de reloj Balanza electrónica Nido de cedazo o tamices (contienen diferentes diámetros de abertura de malla) Ro- tap Procedimiento: 1. Se vierte la muestra sobre la bolsa plástica y se procede a realizar un homogenizado con la técnica de pandeo, que consiste en tomar las diagonales de la bolsa plástica y transportar la muestra de un extremo al otro. 2. Se procede a la técnica de cuarteo en la cual se corta la muestra previamente homogenizada en cuatro partes con ayuda de la espátula. Se extraen dos de los cuadrantes opuestos de la muestra (II- III) y se colocan en una bandeja para guardarlo como contra muestra. (Técnica de Pandeo y Cuarteo, Métodos de muestreo); Figueroa Juan (Julio, 2010) www.wikiteka .com 3. Se realiza nuevamente otro cuarteo en el cual se retiran los otros dos cuadrantes opuestos de la muestra (I- IV) y se almacenan en la bandeja. 4. A continuación, se debe pesar la muestra en una luna de reloj y anotar el dato. TAREA NO. 1 | ESTUDIO DE SUELOS - ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO 7 5. Se introduce la muestra en el nido de tamices y se coloca posteriormente en el Ro- tap para transmitir vibraciones por unos minutos. 6. Dejando un tiempo de residencia, se extraen los tamices de la máquina. 7. Las muestras de cada tamiz deben ser pesadas individualmente, desde el tamiz más grueso hasta el más fino, anotando la información pertinente. 8. No se debe olvidar pesar el contenido de la bandeja inferior que cuenta como un último tamiz. Teoría (Cálculos): 1. Se realizan los cuadros para determinar la clasificación del tipo de arena (ejemplo): No. Tamiz (ASTM) Abertura de Tamiz (mm) 4 10 30 50 100 200 4.700 2.000 0.590 0.297 0.149 0.074 Clases de Arena Arena Gruesa Arena Media Arena fina (Cuadro No. 1, Clasificación de Tipo de Arena); Portilla, Hans (Octubre, 2014). www.youtube.com 2. Se suman todas las masas para obtener un total. 3. Determinar el porcentaje retenido de cada masa. (Masa/ total) * 100= % 4. Posteriormente, sumar todos los porcentajes para corroborar que sea 100%. 5. Definir el porcentaje retenido acumulado anotando el primer valor, luego anotando el siguiente sumado por el resultado anterior y así sucesivamente. 6. Calcular el porcentaje pasante acumulado, restando a cada valor la diferencia de 100. (100 - % retenido acumulado) = PPA TAREA NO. 1 | ESTUDIO DE SUELOS - ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO 8 No. Tamiz (ASTM) 4 10 30 50 100 200 -200 Peso Retenido (g) 0.55 3.64 6.60 0.65 22.66 7.90 14.13 Total: % Retenido 0.98 6.47 11.90 1.16 40.31 14.05 25.13 56.22 % Retenido Acumulado % Pasante Acumulado 0.98 7.45 19.35 20.51 60.82 74.87 100 100 99.02 93.54 80.65 79.49 39.18 25.13 0 (Cuadro No. 2, Clasificación de Tipo de Arena); Portilla, Hans (Octubre, 2014). www.youtube.com Para determinar qué tipo de arena ha predominado en la muestra se debe ver cuál es el mayor porcentaje retenido y a que tamiz corresponde. Determinar el diámetro de abertura de malla y así averiguar a qué clase de arena corresponde. Como lo muestra el cuadro no. 1. TAREA NO. 1 | ESTUDIO DE SUELOS - ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO 9 CONCLUSIÓN Es importante tomar en cuenta cada uno de los pasos anteriormente descritos para obtener información veraz acerca del suelo que se está analizando, tanto en el proceso de recolección de muestras como al momento de trabajar los cálculos. En el video pudimos darnos cuenta la importancia de utilizar adecuadamente cada uno de los instrumentos con los que se trabaja, ya que de esta manera podemos evitarnos contratiempos y datos erróneos en la obtención de los resultados del análisis. El conocimiento acerca de cómo utilizar los datos obtenidos en el laboratorio son parte fundamental para conocer la información del suelo, la granulometría, la permeabilidad y la cohesión, entre otros datos que también son importantes. RECOMENDACIONES Tomar en cuenta la utilización de muestra en distintos puntos del terreno a utilizar o analizar. Las muestras deben de estar secas para el Análisis Granulométrico. En la distribución de la muestra se debe de hacer lo más exacto posible. Al introducir la muestra en los tamices, realizarlo con cuidado para no dañar la malla del tamiz. El equipo de pesaje debe de estar bien calibrado antes de realizar la práctica. Al pesar las muestras en la luna de reloj, realizarlo con el mayor cuidado posible. Al comenzar con los cálculos, siempre corroborar sus resultados. Al obtener los porcentajes retenidos de cada masa, sumar todos y verificar que el resultado sea 100. TAREA NO. 1 | ESTUDIO DE SUELOS - ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO 10 BIBLIOGRAFÍA Das, B. M. (2001). Fundamentos de Ingeniería Geotécnica . (B. Cole, Trad.) México , México : Internacional Thomson Editores. Recuperado el 12 de Junio de 2016, de http://es.slideshare.net/ralvmrz/fundamentos-de-ingeniera-geotcnica-braja-m-das Jaramillo, I. (2008). Manual de Laboratorio, Análisis Granulométrico. Laboratorio, Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Grupo de Geotecnia de la Escuela de Ingeniería en Construcción, Valparaíso, Chile . Recuperado el 12 de Junio de 2016, de http://icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/02_laboratorio/manual_laboratorio/granulometr ia.pdf Portilla, H. (15 de Octubre de 2014). Canal Tu Ciencia. Recuperado el 10 de Junio de 2016, de You Tube: https://www.youtube.com/watch?v=rUfs6YR175o TAREA NO. 1 | ESTUDIO DE SUELOS - ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO
