Clase N°2 - 3 Unidad II: Características físicas del suelo. SUCS Profesor: Nelson A. Aragón Funes. Ingeniero Civil [email protected] UPES Aprendizajes Esperados Objetivos ➢ Comprender las distintas propiedades de los agregados, su textura, especificaciones y los procedimientos de acopio, manejo y muestreo de los mismos. UPES Unidad Didáctica II: Características físicas del suelo II.1 Textura del suelo. II.2 Análisis granulométrico. II.3 Límites de consistencia. II.4 Clasificación de los suelos, SUCS, AASHTO, ASTM UPES 1.2. Fase del suelos Suelo: material poroso constituido por partículas minerales de distinta naturaleza y tamaño. ✓ Tamaños macroscópicos hasta coloidales ✓ La distribución de tamaños determina sus propiedades ✓ La existencia de poros posibilitan que contenga un grado de humedad o contenido de agua ✓ La proporción de estos elementos así como su contenido de humedad determinará diferentes propiedades (comportamiento mecánico) UPES 2.1 Textura del Suelo. Cuantitativamente las partículas del suelo se dividen en ✓ Su proporción determinar diferentes propiedades, por ejemplo: ✓ la presencia de arcilla o no determinará si el suelo es cohesivo o presencia poca cohesión ✓ la presencia de limos y arcillas determinara su plasticidad UPES Textura y estructura del suelo Textura Estructura Composición mineral de una muestra de suelo, definida por las proporciones relativas de sus separadas individuales en base a masa Forma en que están dispuestas las partículas dentro de la masa del suelo (Arenas, limos y arcillas Textura gruesa Textura fina • Gravas • Arenas • Limo • Arcillas Forma • • • • • Granular Bloques Prismáticas Laminar Columna Tamaño • Suelos Granulares (gruesos) ≥0.075 mm • Suelos Finos (cohesivos) ≤0.075 mm UPES Textura Gravas • De 4.75 a 75 mm de diámetro • Partículas de forma irregular • Baja adhesividad y plasticidad • Poca capacidad media de retención de agua Arenas Limos • De 0.075 a 4.75 mm de diámetro • Partículas de forma irregular • Baja adhesividad y plasticidad • Poca capacidad media de retención de agua • De 0.02 a 0.075 mm de diámetro • Partículas de forma irregular • Adhesividad y plasticidad baja • Poca capacidad media de retención de agua Arcillas • Menor a 0.002 mm de diámetro • Alta plasticidad y adhesividad • Capacidad de expansión y contracción • Alta capacidad de retención de agua UPES 2.1. Textura del suelo. Textura , Forma de granos y Estructura ➢ Estructura: forma en que están dispuestas las partículas dentro de la masa del suelo. Ejemplos: estructura granular, laminar, columnas, bloques, entre otras. UPES 2.1. Textura del suelo. Tamaño de los granos Se dividen en dos grandes grupos: Suelos granulares, gruesos o friccionantes Canto rodado Gravas 15 a 30 cm 4.75 mm a 75 mm Arenas 0.075 mm a 4.75 mm Suelos finos o cohesivos Limos Arcillas 0.002 mm a 0.075 mm < 0.002 mm UPES 2.2. Análisis granulométrico. Análisis granulométrico Ensayos de distribución de tamaños Por tamizado Por sedimentación Ensayos de identificación del suelo Humedad Limite de plasticidad Ensayos naturaleza química Limite liquido Limites de Atterberg Limite plástico UPES GRANULOMETRÍA EN SUELOS Las propiedades mecánicas del suelo dependen directamente de la distribución de las partículas constituyentes según su tamaño.. Suelos gruesos Suelos finos Análisis mecánico por cribado o mallas Análisis por un proceso de sedimentación • Se determina al calcular el peso retenido en cada tamiz, después de haber efectuado el análisis de tamices. • Luego se resta el peso retenido en cada tamiz del peso total de la muestra. • Consiste en obtener el porcentaje de arcilla (porcentaje más fino que 0.002 mm) • En la curva de distribución granulométrica cuando más del 12% del material pasa a través del tamiz No.200 no se utiliza como criterio dentro de ningún sistema de clasificación de suelos UPES 2.2. Análisis granulométrico. Determinación de las partículas por tamaño de una muestra de suelo según, ASTM D 422, AASHTO T 88. Muestra de Suelo (Secado al aire) Desmenuzado ( por mortero) En cada tamiz quedara retenido un porcentaje del peso total, pudiéndose calcular el peso que pasa por cada uno de los tamices Serie de tamices estándar ASTM E-11 Tamizado de la muestras UPES 2.2. Análisis granulométrico. (ASTM D 422, AASHTO T 88). Tamiz No. 4, separa gravas y arenas Tamiz No. 4, separa materiales granulares de los finos UPES Porcentaje que pasa 2.2. Análisis granulométrico. Curva granulométrica Diámetro del grano (en escala logarítmica) En la práctica se utilizan deciles: D10, D30 y D60 Coeficiente de uniformidad, CU Coeficiente de curvatura, CC 𝐶𝑈 = 𝐶𝐶 = 𝐷60 𝐷10 (𝐷30)2 𝐷10 𝑥 𝐷60 UPES 2.2. Análisis granulométrico. Graduación en Gravas y Arenas Los coeficientes según la ASTM D-2487 deben de comprender los siguientes valores: Coeficiente Gradación Cu Cc Arenas y Suelos Gravas y Suelos Arenosos Gravosos Bien Mal Bien Mal Graduado Graduado Graduado Graduado 6 <6 4 <4 1 Cc 3 1 > Cc > 3 1 Cc 3 1 > Cc > 3 UPES 2.2. Análisis granulométrico. Es necesario considerar lo siguiente • La curva A es característica de un material bien graduado (no hay ausencia de tamaños intermedios) • La curva B es característica de un material mal graduado, con ausencia de tamaños intermedios. Recibe el nombre de curva escalonada, existe concentración de algunos tamaños y ausencia de otros. • La curva C es característica de un material mal graduado con abundancia de un tamaño de grano específico (curva uniforme). UPES 2.2. Análisis granulométrico. Ejemplo Granulometría Peso muestra = 231.5 gr Mallas No. 4 No. 8 No. 10 No. 20 No. 40 No. 60 No. 80 No. 100 No. 200 Fondo Sumatoria Peso retenido 0.00 0.00 2.90 117.17 36.49 42.56 15.93 3.08 5.51 7.49 231.13 % retenido % acumulado % Que pasa ✓ Peso inicial total = 231.5 gr ✓ = 231.5 gr - 231.13 gr = 0.37 gr UPES 2.2. Análisis granulométrico. Ejemplo Granulometría Cálculos 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑔𝑟 − 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 (𝑔𝑟) 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 = 𝑥100 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑎𝑙 (𝑔𝑟) ✓ 0.37 es menor que el 2% a si que el ensayo es aceptable y adicionamos este valor al mayor peso retenido, en este caso se encuentra en el tamiz No. 20 con 117.17 Para obtener el % de peso retenido 𝑅𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 % = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑔𝑟 𝑥100 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑔𝑟 Para el tamiz No.10: 231.13 ----------- 100 2.90 ------------ X → (2.90)(100) = 1.25% 𝑋= 231.12 UPES 2.2. Análisis granulométrico. Ejemplo Granulometría Cálculos %𝑅𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 = % 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑖 + % 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑑𝑜 𝑡𝑎𝑚𝑖𝑧 𝑎𝑏𝑒𝑟𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟 Para obtener el % retenido acumulado Para el tamiz No.10: X = 0.0% +1.25% = 1.25% Para el tamiz No.20: X = 50.77% +1.25% = 53.03% %𝑄𝑢𝑒 𝑝𝑎𝑠𝑎 = 100 − % 𝑅𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 Para el tamiz No.10: X = 100% - 1.25% = 98.75% Para el tamiz No.20: X = 100% - 53.03% = 47.97% UPES 2.2. Análisis granulométrico. Ejemplo Granulometría Peso muestra = 231.5 gr 𝐴𝑟𝑒𝑛𝑎𝑠 𝐿𝑖𝑚𝑜𝑠 𝑦 𝑎𝑟𝑐𝑖𝑙𝑙𝑎𝑠 Mallas No. 8 No. 10 No. 20 No. 40 No. 60 No. 80 No. 100 No. 200 Fondo Sumatoria Peso retenido 0 2.9 117.54 36.49 42.56 15.93 3.08 5.51 7.49 231.5 % retenido 0 1.25 50.77 15.76 18.38 6.88 1.33 2.38 3.24 % acumulado 0 1.25 52.03 67.79 86.17 93.05 94.38 96.76 100.00 % Que pasa 100 98.75 47.97 32.21 13.83 6.95 5.62 3.24 0 Nota: Se puede colocar en la serie el tamiz con menor abertura en el que para el 100 % de la muestra. UPES 2.2. Análisis granulométrico. Grafica granulométrica 96.76% 2.24% Tipo de Suelos Arenosos UPES 2.2. Análisis granulométrico. Datos extraídos de la curva granulométrica: • D10 = 0.210 • D30 = 0.390 • D60 = 1.100 Coeficiente Gradación Cu Cc Arenas y Suelos Gravas y Suelos Arenosos Gravosos Bien Mal Bien Mal Graduado Graduado Graduado Graduado 6 <6 4 1 Cc 3 1 > Cc > 3 1 Cc 3 1 > Cc > 3 Luego: 𝐶𝑈 = 𝐷60 𝐷10 = 1.10 0.210 <4 = 5.24 < 6 𝑚𝑎𝑙 𝑔𝑟𝑎𝑑𝑢𝑎𝑑𝑜 (𝑚𝑢𝑦 𝑢𝑛𝑖𝑓𝑜𝑟𝑚𝑒) (𝐷30 )2 (0.350)2 𝐶𝐶 = = = 0.68 𝑚𝑎𝑙 𝑔𝑟𝑎𝑑𝑢𝑎𝑑𝑜 𝐷60 ∗ 𝐷10 (0.750)(0.260) 2.2. Análisis granulométrico. Problema propuesto 1:Tetermine el tipo de duelo y su graduación Peso muestra = 1600 gr Mallas 2 ½” 2” 1 ½” 1” ¾” ½” ⅜ ¼” #4 # 10 # 20 # 40 #60 #100 #200 Fondo Sumatoria Peso retenido 0 20 40 81 90 270 110 102 90 148 170 115 90 85 95 65 1571 % retenido % acumulado % Que pasa UPES 2.2. Análisis granulométrico. UPES