1 Universidad Católica de Santa María Facultad de Arquitectura, Ingeniería Civil y del Ambiente Escuela Profesional de Ingeniería Civil Curso: Ingeniería de Cimentaciones Tema: Análisis Granulométrico - SUCS Docente: Ing. Zapata Sanchez, Marco Antonio Apellidos y Nombres: Arenazas Galarza, Luis Fernando Colque Elizalde, Andree Manuel Choquecota Cumpa, Renan Josue Guzman Achata Carlos Daniel Miranda Linares, Ariana Zilene Arequipa – Perú 2024 2 INDICE GENERAL 1. INTRODUCCION ............................................................................................................................... 4 2. ANTECEDENTES ............................................................................................................................... 4 3. OBJETIVOS ....................................................................................................................................... 5 4. MATERIALES .................................................................................................................................... 5 5. PROCEDIMIENTO O DESCRIPCION DEL TRABAJO ............................................................................ 7 5.1. GRANULOMETRÍA:................................................................................................................... 7 5.2. CLASIFICACIÓN - SUCS: .......................................................................................................... 12 6. PANEL FOTOGRAFICO .................................................................................................................... 16 7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................................................................ 19 8. BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................................ 20 3 INDICE DE ILUSTRACIONES Ilustración 1. Materiales (Fuente: Propia)............................................................................................... 5 Ilustración 2. Materiales (Fuente: Propia)............................................................................................... 6 Ilustración 3. Espatula, brocha, badilejo (Fuente: Propia) ...................................................................... 6 Ilustración 4. Recipiente (Fuente: Propia) ............................................................................................... 6 Ilustración 5. Tamices (Fuente: Propia) ................................................................................................... 7 Ilustración 6. Recipientes, cucharon, badilejos (Fuente: Propia) ............................................................ 7 Ilustración 7. Herramientas y equipos (Fuente: Propia) ....................................................................... 16 Ilustración 8. Cuarteo del 1er estrato (Fuente: Propia) ........................................................................ 16 Ilustración 9. Peso del 1er estrato (Fuente: Propia).............................................................................. 17 Ilustración 10. Cuarteo del 2do estrato (Fuente: Propia) ..................................................................... 17 Ilustración 11. Peso del 2do estrato (Fuente: Propia) ........................................................................... 17 Ilustración 12. Tamizado (Fuente: Propia) ............................................................................................ 18 Ilustración 13. Tamizado de los estratos de grava (Fuente: Propia) ..................................................... 18 Ilustración 14. Tamizado de los estratos de arenas (Fuente: Propia) ................................................... 18 Ilustración 15.Secado al horno para quitar la humedad (Fuente: Propia) ............................................ 19 INDICE DE TABLAS Tabla 1. Granulometría Estrato 1 ............................................................................................................ 9 Tabla 2. Granulometría Estrato 2 .......................................................................................................... 11 Tabla 3. Carta de flujo para clasificación de suelos (Fuente: NTP 339.134).......................................... 15 4 1. INTRODUCCION El análisis granulométrico en dos estratos es una técnica utilizada en la geología y la ingeniería civil para determinar la distribución de tamaños de partículas en un suelo. Consiste en dividir una muestra de suelo en dos estratos, generalmente mediante tamices de diferentes tamaños de malla. Cada estrato se analiza por separado para determinar la cantidad de partículas de diferentes tamaños presentes en cada uno. Este proceso proporciona información crucial para comprender las propiedades físicas y mecánicas del suelo, lo que es fundamental para el diseño de proyectos de construcción, cimentaciones y estudios geotécnicos. La clasificación SUCS (Sistema Unificado de Clasificación de Suelos) es un sistema ampliamente utilizado para clasificar los suelos con base en sus propiedades físicas y su comportamiento en ingeniería. Desarrollado por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos, el SUCS divide los suelos en grupos principales y subgrupos en función de sus características de textura, plasticidad, contenido de arena, limo y arcilla, así como su origen y comportamiento en diferentes condiciones de carga. Este sistema proporciona a ingenieros, geólogos y otros profesionales una forma estandarizada y uniforme de comunicar y comprender las propiedades de los suelos, lo que es fundamental para el diseño y la construcción de proyectos de ingeniería civil, como carreteras, presas, cimentaciones y estructuras. La clasificación SUCS ayuda a predecir el comportamiento del suelo bajo diferentes condiciones y a seleccionar las técnicas de construcción y los materiales más adecuados para cada proyecto específico. 2. ANTECEDENTES El análisis granulométrico, en general, tiene sus antecedentes en la necesidad de comprender las características de los suelos para diversos propósitos, como la agricultura, la construcción y la geotecnia. A lo largo de la historia, ingenieros, geólogos y científicos han desarrollado diferentes métodos para evaluar la distribución de tamaños de partículas en los suelos. Uno de los primeros métodos utilizados fue el análisis visual, donde se observaba y clasificaba manualmente el tamaño de las partículas. Con el tiempo, surgieron técnicas más precisas, como el uso de tamices de diferentes tamaños de malla para separar las partículas por tamaño. Este enfoque se refinó aún más con el desarrollo de métodos de análisis de sedimentos en laboratorio, que permitían una medición más precisa y reproducible de la distribución de tamaños de partículas. 5 El análisis granulométrico en dos estratos surge como una variante de estas técnicas, permitiendo una evaluación más detallada de la distribución de tamaños de partículas en diferentes capas de suelo, lo que proporciona información adicional sobre la heterogeneidad del suelo y sus propiedades mecánicas. Esta metodología se ha convertido en una herramienta estándar en la caracterización de suelos para una variedad de aplicaciones en ingeniería y ciencias geológicas. Los antecedentes del Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) se remontan a principios del siglo XX, cuando ingenieros civiles y geotécnicos comenzaron a reconocer la necesidad de un sistema estandarizado para clasificar y entender los suelos con fines de ingeniería. Antes del desarrollo del SUCS, existían varios sistemas de clasificación de suelos utilizados en diferentes regiones y disciplinas, lo que dificultaba la comunicación y la comparación entre diferentes proyectos y estudios. Luego de realizar nuestra calicata nos organizamos y nos transportamos al parque industrial con nuestras muestras de cada estrato en este caso 2, además de contar con los materiales para el ensayo de granulometría y de limites líquido y plástico para lograr identificar nuestro suelo. 3. OBJETIVOS ➢ Determinar cuantitativamente la distribución de tamaños de partículas de suelo. ➢ Determinar el porcentaje pasante en cada malla. ➢ Determinar qué sector de nuestra tabla de Granulometría se encuentra más del 50% y ver si es grava, arena o suelos cohesivos. ➢ Determinar el Coeficiente de Uniformidad y Curvatura. ➢ Clasificar el tipo de suelo, mediante el sistema de SUCS. ➢ Que la muestra estudiada en el laboratorio sea apta para la construcción de una edificación, según los resultados obtenidos. 4. MATERIALES Ilustración 1. Materiales (Fuente: Propia) 6 Ilustración 2. Materiales (Fuente: Propia) Ilustración 3. Espatula, brocha, badilejo (Fuente: Propia) Ilustración 4. Recipiente (Fuente: Propia) 7 Ilustración 5. Tamices (Fuente: Propia) Ilustración 6. Recipientes, cucharon, badilejos (Fuente: Propia) 5. PROCEDIMIENTO O DESCRIPCION DEL TRABAJO 5.1. GRANULOMETRÍA: ➢ Primero la muestra para poder realizar el ensayo deber estar seca. En este ensayo la muestra se secó con un horno por 24 horas. ➢ De todo el material seco, extraemos una cierta cantidad en un bowl metálico. ➢ Y la cantidad extraída la vertemos en los tamices superpuestos (mallas usadas para este ensayo se encuentran en la memora de cálculo). ➢ Una vez terminamos de verter el material, procedemos a tamizar aproximadamente unos 2 – 3 minutos. 8 ➢ Retiramos la tapa y el material retenido lo pesamos. Una vez pesado retiramos ese tamiz y volvemos a tamizar aproximadamente unos 10 – 15 segundos. ➢ De la misma forma procederemos con el resto de los tamices. ➢ Concluido el ensayo procederemos a calcular el coeficiente de uniformidad y curvatura. También podremos clasificar la muestra de los suelos con los datos obtenidos durante el ensayo. Primer Estrato Muestra 1: Paso 1: 𝑁°200: 1.01% < 50% (𝑆𝑢𝑒𝑙𝑜 𝐺𝑟𝑢𝑒𝑠𝑜) Paso 2: Para: Suelo Grueso 𝑁°04: 14.03% < 50% (𝐺𝑟𝑎𝑣𝑎) Caso 1: 𝑁°200: 𝐹𝑖𝑛𝑜𝑠 < 5% 𝑁°200: 1.01% < 5% Criterio: Granulometría 𝐺𝑟𝑎𝑣𝑎: 𝐺𝑃 𝑜 𝐺𝑊 𝐺𝑊: 𝐶𝑢 > 4 ; 1 ≤ 𝐶𝑐 ≤ 3 Formula de Coeficiente de Uniformidad y Curvatura: 2 𝐷30 𝐶𝑐 = 𝐷10 ∗ 𝐷60 𝐷60 𝐶𝑢 = 𝐷10 Cálculo de D10, D30 y D60: Mediante Grafica: 𝐷10 = 0.20 𝑚𝑚 𝐷30 = 0.40 𝑚𝑚 𝐷60 = 1.00 𝑚𝑚 Mediante Formula de Tabla: 𝐷2 − 𝐷1 ) ∗ (𝑥 − %1)) + 𝐷1 𝐷𝑥 = (( %2 − %1 9 Tabla 1. Granulometría Estrato 1 Curva Granulométrica Para D10: 𝐷10 = (( 0.250 − 0.150 ) ∗ (10 − 6.08)) + 0.150 19.24 − 6.08 𝐷10 = 0.179 𝑚𝑚 Para D30: 0.425 − 0.250 ) ∗ (30 − 19.24)) + 0.250 𝐷30 = (( 43.30 − 19.24 10 𝐷30 = 0.328 𝑚𝑚 Para D60: 1.18 − 0.6 ) ∗ (60 − 51.78)) + 0.6 𝐷60 = (( 63.94 − 51.78 𝐷60 = 0.992 𝑚𝑚 Cálculo de Coeficiente de Uniformidad y Curvatura: 𝐶𝑢 = 0.992 𝑚𝑚 0.179 𝑚𝑚 𝐶𝑐 = 𝐶𝑢 = 5.541 (𝐴𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙) 0.328 𝑚𝑚2 0.992 𝑚𝑚 ∗ 0.179 𝑚𝑚 𝐶𝑐 = 1.847 (𝐴𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙) Formula de Granulometría para Arena: 𝐺𝑊: 𝐶𝑢 > 4 ; 1 ≤ 𝐶𝑐 ≤ 3 𝐶𝑢 = 𝐶𝑢𝑚𝑝𝑙𝑒 𝐶𝑐 = 𝐶𝑢𝑚𝑝𝑙𝑒 Clasificación de la muestra mediante el Sistema SUCS: 𝐺𝑊 ( 𝐺𝑟𝑎𝑣𝑎 𝑏𝑖𝑒𝑛 𝑔𝑟𝑎𝑑𝑢𝑎𝑑𝑎 ) Segundo Estrato Paso 1: 𝑁°200: 0.10% < 50% (𝑆𝑢𝑒𝑙𝑜 𝐺𝑟𝑢𝑒𝑠𝑜) Paso 2: Para: Suelo Grueso 𝑁°04: 21.42% < 50% (𝐺𝑟𝑎𝑣𝑎) Caso 1: 𝑁°200: 𝐹𝑖𝑛𝑜𝑠 < 5% 𝑁°200: 0.10% < 5% Criterio: Granulometría 𝐺𝑟𝑎𝑣𝑎: 𝐺𝑃 𝑜 𝐺𝑊 𝐺𝑊: 𝐶𝑢 > 4 ; 1 ≤ 𝐶𝑐 ≤ 3 Formula de Coeficiente de Uniformidad y Curvatura: 𝐷60 𝐶𝑢 = 𝐷10 2 𝐷30 𝐶𝑐 = 𝐷10 ∗ 𝐷60 Cálculo de D10, D30 y D60: Mediante Grafica: 𝐷10 = 0.60 𝑚𝑚 𝐷30 = 1.00 𝑚𝑚 11 𝐷60 = 5.00 𝑚𝑚 Mediante Formula de Tabla: 𝐷2 − 𝐷1 ) ∗ (𝑥 − %1)) + 𝐷1 𝐷𝑥 = (( %2 − %1 Tabla 2. Granulometría Estrato 2 Curva Granulométrica Para D10: 0.60 − 0.425 ) ∗ (10 − 7.84)) + 0.425 𝐷10 = (( 19.82 − 7.84 12 𝐷10 = 0.456 𝑚𝑚 Para D30: 𝐷30 = (( 1.18 − 0.60 ) ∗ (30 − 19.82)) + 0.60 32.92 − 19.82 𝐷30 = 1.050 𝑚𝑚 Para D60: 𝐷60 = (( 4.75 − 2.36 ) ∗ (60 − 46.50)) + 2.36 60.50 − 46.50 𝐷60 = 4.664 𝑚𝑚 Cálculo de Coeficiente de Uniformidad y Curvatura: 1.050 𝑚𝑚2 𝐶𝑐 = 4.664 𝑚𝑚 ∗ 0.456 𝑚𝑚 4.664 𝑚𝑚 𝐶𝑢 = 0.456 𝑚𝑚 𝐶𝑢 = 10.228 (𝐴𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙) 𝐶𝑐 = 0.493 (𝐴𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙) Formula de Granulometría para Arena: 𝐺𝑊: 𝐶𝑢 > 4 ; 1 ≤ 𝐶𝑐 ≤ 3 𝐶𝑢 = 𝐶𝑢𝑚𝑝𝑙𝑒 𝐶𝑐 = 𝑁𝑜 𝐶𝑢𝑚𝑝𝑙𝑒 Clasificación de la muestra mediante el Sistema SUCS: 𝐺𝑃 ( 𝐺𝑟𝑎𝑣𝑎 𝑝𝑜𝑏𝑟𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑔𝑟𝑎𝑑𝑢𝑎𝑑𝑎 ) 5.2. CLASIFICACIÓN - SUCS: Este sistema de clasificación identifica tres grandes divisiones de suelos: grueso, fino y orgánicos, estas divisiones son luego subdivididas en un total de 15 grupos básicos de suelo Basado en los resultados de observaciones visuales y en ensayos de laboratorio, un suelo es catalogado de acuerdo con los grupos básicos de suelos, asignándosele un símbolo (s) y nombre de grupo, quedando así clasificado. Se hace necesario una carta de plasticidad, y una curva de distribución acumulativa del tamaño de las partículas. Antes que un suelo pueda ser clasificado de acuerdo con este método de ensayo, generalmente deberán ser determinados la curva granulométrica del material que pasa la malla de 3 pulgadas, así como sus características de plasticidad. La preparación del espécimen de suelo y los ensayos granulométricos, limite liquido e índice plástico deberán de estar de acuerdo con los procedimientos aceptados. Dos 13 procedimientos para preparación de los especímenes de suelo para ensayos con propósitos de clasificación. Se clasificará el suelo como suelo de grano fino si el 50% o más del peso seco del espécimen pasa la malla N°200 (75 um) Se clasificará el suelo como suelo de grano grueso si más del 50% o más del peso seco del espécimen pasa la malla N°200 (75 um) 14 Conclusión: La clasificación en base al límite líquido para ambos estratos de suelo será órganico de baja plasticidad (OL). Teniendo como sustento la clasificación anteriormente mostrada que ambos suelos están en el Caso 1, la cual el porcentaje de finos es menor al cinco porciento en el tamiz N°200. 15 Tabla 3. Carta de flujo para clasificación de suelos (Fuente: NTP 339.134) Primer Estrato De acuerdo con la Figura 1b de la norma NTP 339.134, se clasifica como Arcilla Orgánica, puesto que el índice de plasticidad se encuentra encima de la Línea A y el tamiz N°200 retiene un porcentaje de 5.06%. Segundo Estrato 16 De acuerdo con la Figura 1b de la norma NTP 339.134, se clasifica como Arcilla Orgánica, puesto que el índice de plasticidad se encuentra encima de la Línea A y el tamiz N°200 retiene un porcentaje de 0.24%. 6. PANEL FOTOGRAFICO Ilustración 7. Herramientas y equipos (Fuente: Propia) Ilustración 8. Cuarteo del 1er estrato (Fuente: Propia) 17 Ilustración 9. Peso del 1er estrato (Fuente: Propia) Ilustración 10. Cuarteo del 2do estrato (Fuente: Propia) Ilustración 11. Peso del 2do estrato (Fuente: Propia) 18 Ilustración 12. Tamizado (Fuente: Propia) Ilustración 13. Tamizado de los estratos de grava (Fuente: Propia) Ilustración 14. Tamizado de los estratos de arenas (Fuente: Propia) 19 Ilustración 15.Secado al horno para quitar la humedad (Fuente: Propia) 7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ➢ Muestra 1: El valor del Coeficiente de Uniformidad nos resultó 5.541; así como el valor del Coeficiente de Curvatura nos resultó 1.847 y comparándolos con los parámetros establecidos se trata de una grava bien graduada. ➢ Muestra 2: El valor del Coeficiente de Uniformidad nos resultó 10.228; así como el valor del Coeficiente de Curvatura nos resultó 0.493 y comparándolos con los parámetros establecidos se trata de una grava pobremente graduada. ➢ Muestra 1: Según el Sistema Unificado de Clasificación de suelos (SUCS), la Clasificación de la muestra nos resultó una grava bien graduada “GW”. ➢ Muestra 2: Según el Sistema Unificado de Clasificación de suelos (SUCS), la Clasificación de la muestra nos resultó una grava pobremente graduada “GP”. ➢ La muestra 1 en el ensayo nos resultó un mayor porcentaje de arena (74.32%). ➢ La muestra 2 en el ensayo nos resultó un mayor porcentaje de arena (55.61%). ➢ Podemos determinar que para ambas muestras del sistema SUCS se pudo verificar que se trata de un suelo grueso (granular). ➢ Se recomienda revisar que los tamices superpuestos estén de un diámetro mayor a menor y no de lo contrario. ➢ Se recomienda que cuando se llegue a los primeros tamices (N°60, N°100 y N°200) se retire el material con una escobilla para poder pesarla. No es recomendable que se utilice lápiz, lapicero o tijera ya que afectara a la malla del tamiz. 20 ➢ Anotar los datos correspondientes a los pesos del material retenido en cada tamiz (gf) con la certeza debida. ➢ Finalmente se recomienda trabajar en equipo, permanente coordinación y una buena comunicación durante todo el proceso del ensayo. 8. BIBLIOGRAFIA ➢ NTP 339.128 ANALISIS GRANULOMETRICO. ➢ NTP 339.134 SUCS.
