Manual de Mecanica de Suelos I (7o Semestre)

Manual de 7mo Semestre

[MANUAL DE MECNICA DE SUELOS] August 11, 2008

2 Facultad de Ingeniera civil | UMSNH

NDICE PRCTICA N 1.- CLASIFICACIN DE FRAGMENTOS DE ROCA Y SUELOS .................. 7

1.1 OBJETIVO ...................................................................................................................... 7

1.2 CLASIFICACIN DE FRAGMENTOS DE ROCA .................................................... 7

1.3 CLASIFICACIN DE SUELOS CON BASE EN EL SISTEMA SUCS .................. 9

1.3.1 Suelos gruesos ....................................................................................................... 9

1.3.2 Suelos finos ........................................................................................................... 12

1.4 CLASIFICACIN DE CAMPO ................................................................................... 13

1.4.1 Clasificacin de campo de fragmentos de roca .............................................. 13

1.4.2 Clasificacin en campo de suelos ..................................................................... 14

1.4.3 Clasificacin de campo de mezclas de fragmentos de roca y suelos ......... 20

1.5 CONCLUSIONES ........................................................................................................ 24

PRCTICA N 2.- DETERMINACIN DE LA COMPOSICIN GRANULOMTRICA

MEDIANTE EL USO DE MALLAS ........................................................................................... 25

2.1 OBJETIVO .................................................................................................................... 25

2.2 EQUIPO Y MATERIAL ............................................................................................... 26

2.3 PREPARACIN DE LA MUESTRA ......................................................................... 27

2.4 PROCEDIMENTO DE LA PRUEBA ......................................................................... 29

2.5 PROCEDIMENTO DE CLCULO............................................................................. 34

2.6 EJEMPLO DE CLCULO........................................................................................... 36

2.7 FORMATO PARA LA PRCTICA ............................................................................ 38

2.8 CONCLUSIONES ........................................................................................................ 41

PRCTICA N 3.- DETERMINACIN DE LMITES DE CONSISTENCIA Y

CONTRACCIN LINEAL .......................................................................................................... 42

3.1 OBJETIVO .................................................................................................................... 42

3.1.1 Plasticidad ............................................................................................................. 42



3.2 DETERMINACIN DEL LMITE LQUIDO .............................................................. 44

3.2.1 El equipo y materiales necesarios son los siguientes .................................... 44

3.2.2 Preparacin de la muestra .................................................................................. 45

3.2.3 Procedimiento de la prueba ................................................................................ 46

3.2.4 Procedimiento de clculo .................................................................................... 49

3.2.5 Procedimiento por el mtodo simplificado ....................................................... 49

3.3 DETERMINACIN DEL LMITE PLSTICO .......................................................... 51



3.3.3 Clculos y resultados .......................................................................................... 53

3.4 DETERMINACIN DEL NDICE PLSTICO .......................................................... 53


3.5 DETERMINACIN DE LA CONTRACCIN LINEAL ............................................ 54




3.6 DETERMINACIN DE LA CONTRACCIN VOLUMTRICA ............................. 56



3.6.3 Expresin de resultados ...................................................................................... 59



3.9 CONCLUSIONES ........................................................................................................ 64



PRCTICA N 4.- DETERMINACION DE LA GRAVEDAD ESPECFICA O PESO

ESPECFICO RELATIVO DE LOS SLIDOS .......................................................................... 65

4.1 INTRODUCCIN ......................................................................................................... 65

4.2 EQUIPO ........................................................................................................................ 67


4.3.1 Suelos arcillosos o cohesivos ............................................................................ 68

4.3.2 Suelos arenosos o no cohesivos ....................................................................... 68

4.4 CALIBRACIN DEL MATRAZ .................................................................................. 69

4.5 PROCEDIMIENTO DE PRUEBA PARA MATERIA RETENIDO EN LA MALLA

N 4 71


4.6 PROCEDIMIENTO ALTERNATIVO PARA LA DETERMINACIN DE LA

DENSIDAD RELATIVA DE SLIDOS DEL MATERIAL RETENIDO EN LA MALLA

N4 73


4.7 PROCEDIMIENTO DE PRUEBA PARA MATERIA QUE PASA LA MALLA N 4

74




4.10 CONCLUSIONES .................................................................................................... 81

PRCTICA N 5.- PRUEBA DE COMPACTACIN PROCTOR ............................................ 85

5.1 OBJETIVO .................................................................................................................... 85

5.2 EQUIPO ........................................................................................................................ 85


5.4 PROCEDIMIENTO ...................................................................................................... 87





5.7 CONCLUSIONES ........................................................................................................ 96

PRCTICA N 6.- PRUEBA DE COMPACTACIN PORTER ESTNDAR ......................... 97

6.1 OBJETIVO .................................................................................................................... 97

6.1.1 Generalidades. ..................................................................................................... 97

6.2 EQUIPO ........................................................................................................................ 98

6.3 PROCEDIMIENTO ...................................................................................................... 99

6.4 CLCULOS ................................................................................................................ 103

6.5 OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES ........................................................ 104

6.6 EJEMPLO DE CLCULO......................................................................................... 106

6.7 FORMATO PARA LA PRCTICA .......................................................................... 107

6.8 CONCLUSIONES ...................................................................................................... 108

PRCTICA N 7.- VALOR RELATIVO DE SOPORTE ESTNDAR (VRS) ....................... 109

7.1 OBJETIVO .................................................................................................................. 109

7.2 EQUIPO Y MATERIAL A UTILIZAR ....................................................................... 109

7.3 PROCEDIMIENTO .................................................................................................... 109

7.4 CLCULOS ................................................................................................................ 113

7.5 EJEMPLO DE CLCULO......................................................................................... 113


7.7 CONCLUSIONES ...................................................................................................... 116

PRCTICA N 8.- DETERMINACIN DEL PESO VOLUMTRICO DE CAMPO ............ 117

8.1 OBJETIVO .................................................................................................................. 117

8.2 EQUIPO Y MATERIAL A UTILIZAR ....................................................................... 117

8.3 PROCEDIMIENTO .................................................................................................... 117



8.4 EJEMPLO DE CLCULOS ...................................................................................... 120


8.6 CONCLUSIONES ...................................................................................................... 122

REFERENCIAS .......................................................................................................................... 123



PRCTICA N 1.- CLASIFICACIN DE FRAGMENTOS DE

ROCA Y SUELOS

1.1 OBJETIVO

Clasificar los materiales para terraceras, que pueden ser fragmentos de roca o

suelos, mediante pruebas ndice, que permiten estimar algunas de las propiedades

fsicas y mecnicas del material y, con base en stas, determinar su tipo de acuerdo

con un sistema de clasificacin de fragmentos de roca y suelos.

1.2 CLASIFICACIN DE FRAGMENTOS DE ROCA

Los fragmentos de roca son todos aquellos cuyo tamao est comprendido entre

7.5 cm (3) y 200 cm. Segn su tamao se clasifican como se seala en la Tabla 2.

Forma

Redondeada

Subredondeada

Angulosa

Lajeada

Acicular

Textura

Lisa

Rugosa

Muy rugosa

Grado de alteracin

Sanos

Alterados

Muy alterados

Tabla 1. Caractersticas de los fragmentos de roca.



Tipo Subtipos Identificacin Smbolo

de grupo

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m)

Fragmentos grandes, con menos del 10% de otros fragmentos o de suelo. Fg

Fragmentos grandes mezclados con fragmentos medianos, predominando los

grandes, con menos del 10% de fragmentos chicos o de suelo.

Fgm

Fragmentos grandes mezclados con fragmentos chicos, predominando los grandes,

con menos del 10% de fragmentos medianos o de suelo.

Fgc

Fragmentos grandes mezclados con fragmentos medianos y chicos, predominando

los grandes sobre los medianos y stos sobre los chicos, con menos del 10% de

suelo.

Fgmc

Fragmentos grandes mezclados con fragmentos chicos y medianos, predominando

los grandes sobre los chicos y stos sobre los medianos, con menos del 10% de

suelo.

Fgcm

Med

ian

os

(mayore

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m y

Men

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75 c

m)

Fragmentos medianos, con menos del 10% de otros fragmentos o de suelo. Fm

Fragmentos medianos mezclados con fragmentos grandes, predominando los

medianos sobre los grandes, con menos del 10% de fragmentos chicos o de suelo.

Fmg

Fragmentos medianos mezclados con fragmentos chicos, predominando los

medianos sobre los chicos, con menos del 10% de fragmentos grandes o de suelo.

Fmc

Fragmentos medianos mezclados con fragmentos grandes y chicos, predominando

los medianos sobre los grandes y stos sobre los chicos, con menos del 10% de

suelo

Fmgc

Fragmentos medianos mezclados con fragmentos chicos y grandes, predominando

los medianos sobre los chicos y stos sobre los grandes, con menos del 10% de

suelo

Fmcg

Chic

os

(mayore

s d

e 7

.5cm

y

Menore

s d

e 2

0 c

m)

Fragmentos chicos, con menos del 10% de otros fragmentos o de suelo. Fc

Fragmentos chicos mezclados con fragmentos grandes, predominando los chicos,

con menos del 10% de fragmentos medianos o de suelo.

Fcg

Fragmentos chicos mezclados con fragmentos medianos, predominando los chicos,

con menos del 10% de fragmentos grandes o de suelo.

Fcm

Fragmentos chicos mezclados con fragmentos grandes y medianos, predominando

los chicos sobre los grandes y stos sobre los medianos, con menos del 10% de

suelo

Fcgm

Fragmentos chicos mezclados con fragmentos medianos y grandes, predominando

los chicos sobre los medianos y stos sobre los grandes, con menos del 10% de

suelo

Fcmg

Tabla 2. Clasificacin de los fragmentos de roca.



1.3 CLASIFICACIN DE SUELOS CON BASE EN EL SISTEMA SUCS

Los suelos son materiales con partculas de tamao menor de 7.5 cm (3). Se

clasifican como se indica en la Tabla 3 de este manual y se explica a continuacin, con

base en su composicin granulomtrica y en sus caractersticas de plasticidad,

representada por los lmites de consistencia.

Los suelos se clasifican como suelos gruesos cuando ms del 50% de sus

partculas son de tamao mayor que 0.075mm (malla N 200) y como suelos finos

cuando el 50% de sus partculas o ms, son de tamao menor.

1.3.1 Suelos gruesos

Los suelos gruesos se clasifican como grava cuando ms del 50% de las

partculas de la fraccin gruesa tienen tamao mayor que 4.75 mm (malla N 4) y como

arena cuando el 50% de las partculas o ms de la fraccin gruesa, son de tamao

menor.

La grava se identifica con el smbolo G (Gravel) y la arena con el smbolo S

(Sand). Ambas a la vez se subdividen en 8 subgrupos:

Grava o arena bien graduada (GW o SW). Si el material contiene hasta 5% de

finos, cuando se trate de una grava cuyo coeficiente de uniformidad (Cu) es

mayor de 4 y su coeficiente de curvatura (Cc) est entre 1 y 3, se clasifica como

grava bien graduada y se identifica con el smbolo GW. Cuando se trate de una

arena cuyo coeficiente de uniformidad (Cu) es mayor de 6 y su coeficiente de

curvatura (Cc) est entre 1 y 3, se clasifica como arena bien graduada y se

identifica con el smbolo SW.

Grava o arena mal graduada (GP o SP). Si el material contiene hasta 5% de

finos y sus coeficientes de uniformidad y curvatura, no cumplen con lo indicado

en el prrafo anterior, se clasifica como grava mal graduada o arena mal



graduada, segn corresponda y se identifica con los smbolos GP o SP,

respectivamente.

Grava o arena limosa (GM o SM). Si el material contiene ms del 12% de finos y

estos son limo, se clasifica como grava limosa o arena limosa, segn

corresponda y se identifica con los smbolos GM o SM, respectivamente.

Grava o arena arcillosa (GC o SC). Si el material contiene ms del 12% de finos

y estos son arcilla, se clasifica como grava arcillosa o arena arcillosa, segn

corresponda y se identifica con los smbolos GC o SC, respectivamente.

Grava o arena bien graduada limosa (GW-GM o SW-SM). Si el material contiene

entre 5% y 12% de finos y estos son limo, se trate de una grava bien graduada

limosa y se identifica con el smbolo GW-GM. Cuando se trate de una arena, se

clasifica como arena bien graduada limosa y se identifica con el smbolo SW-

SM.

Grava o arena mal graduada limosa (GP-GM o SP-SM). Si la grava o la arena

son mal graduadas, contienen entre 5 y 12% de finos y estos son limo, se

clasifican como grava mal graduada limosa o arena mal graduada limosa, segn

corresponda y se identifican con los smbolos GP-GM o SP-SM,

respectivamente.

Grava o arena bien graduada arcillosa (GW-GC o SW-SC). Si la grava o la arena

cumplen con los requisitos de bien graduadas, excepto que contienen entre 5 y

12% de finos y estos son arcilla, se clasifican como grava bien graduada

arcillosa o arena bien graduada arcillosa, segn corresponda y se identifican con

los smbolos GW-GC o SW-SC, respectivamente.

Grava o arena mal graduada arcillosa (GP-GC o SP-SC). Si la grava o la arena

son mal graduadas, contienen entre 5 y 12% de finos y estos son arcilla, se

clasifican como grava mal graduada arcillosa o arena mal graduada arcillosa,

segn corresponda y se identifican con los smbolos GP-GC o SP-SC,

respectivamente.



SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACIN DE SUELOS (S.U.C.S.)

INCLUYENDO IDENTIFICACIN Y DESCRIPCIN Tabla 3

DIVISIN MAYOR NOMBRES TPICOS CRITERIO DE CLASIFICACIN EN EL LABORATORIO

SU

EL

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ALTAMENTE ORGNICOS

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finas

GW

GP

*

GM

GC

*

SM

SP

SW

Gravas bien graduadas, mezclas de

grava y arena con poco o nada de

finos

Gravas mal graduadas, mezclas

de grava y arena con poco o

nada de finos

Gravas limosas, mezclas de

grava, arena y limo

d

u

d

u

SC

ML

CL

OL

MH

CH

OH

P

Gravas arcillosas, mezclas de

gravas, arena y arcilla

Arenas bien graduadas, arena con gravas, con

poca o nada de finos.

Arenas mal graduadas, arena

con gravas, con poca o nada de

finos.

Arenas limosas, mezclas de

arena y limo.

Arenas arcillosas, mezclas de

arena y arcilla.

Limos inorgnicos, polvo de

roca, limos arenosos o arcillosos

ligeramente plsticos.

Arcillas inorgnicas de baja o

media plasticidad, arcillas con

grava, arcillas arenosas, arcillas

limosas, arcillas pobres.

Limos orgnicos y arcillas limosas orgnicas de baja

plasticidad.

Limos inorgnicos, limos micceos o diatomceos,

ms elsticos.

Arcillas inorgnicas de

alta plasticidad, arcillas francas.

Arcillas orgnicas de media o

alta plasticidad, limos orgnicos

de media plasticidad.

Turbas y otros suelos

altamente orgnicos.

DE

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de

sm

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s doble

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COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD Cu: mayor de 4.

COEFICIENTE DE CURVATURA Cc: entre 1 y 3.

Cu = D60 / D10 Cc = (D30)2 / (D10)(D60)

NO SATISFACEN TODOS LOS REQUISITOS DE

GRADUACIN PARA GW.

LMITES DE ATTERBERG

ABAJO DE LA LNEA A

O I.P. MENOR QUE 4.

LMITES DE ATTERBERG

ARRIBA DE LA LNEA A

CON I.P. MAYOR QUE 7.

Arriba de la lnea A y con

I.P. entre 4 y 7 son casos de

frontera que requieren el uso

de smbolos dobles.

Cu = D60 / D10 mayor de 6 ; Cc = (D30)2 / (D10) (D60) entre 1 y 3.

No satisfacen todos los requisitos de graduacin para SW

LMITES DE ATTERBERG

ARRIBA DE LA LNEA A

CON I.P. MAYOR QUE 7.

LMITES DE ATTERBERG

ABAJO DE LA LNEA A

O I.P. MENOR QUE 4.

Arriba de la lnea A y con

I.P. entre 4 y 7 son casos de

frontera que requieren el uso

de smbolos dobles.

G Grava, S Arena, O Suelo Orgnico, P Turba, M Limo C Arcilla, W Bien Graduada, P Mal Graduada, L Baja Compresibilidad, H Alta Compresibilidad

** CLASIFICACIN DE FRONTERA- LOS SUELOS QUE POSEAN LAS CARACTERSTICAS DE DOS GRUPOS SE DESIGNAN CON LA COMBINACIN DE LOS DOS SMBOLOS; POR EJEMPLO GW-

GC, MEZCLA DE ARENA Y GRAVA BIEN GRADUADAS CON CEMENTANTE ARCILLOSO.

TODOS LOS TAMAOS DE LAS MALLAS EN ESTA CARTA SON LOS U.S. STANDARD. * LA DIVISIN DE LOS GRUPOS GM Y SM EN SUBDIVISIONES d Y u SON PARA CAMINOS Y AEROPUERTOS UNICAMENTE, LA SUB-DIVISIN ESTA BASADA EN LOS LMITES DE ATTERBERG

EL SUFIJO d SE USA CUANDO EL L.L. ES DE 28 O MENOS Y EL I.P. ES DE 6 O MENOS. EL SUFIJO u ES USADO CUANDO EL L.L. ES MAYOR QUE 28.



1.3.2 Suelos finos

Los suelos finos se clasifican segn sus caractersticas de plasticidad, en:

Limo (M). El suelo fino se clasifica como limo cuando su lmite lquido (LL) y su

ndice plstico (LP), definen un punto ubicado en las zonas I o III de la Carta de

Plasticidad que se muestra en la Figura 1 de este Manual y se identifica con el

smbolo M (del sueco mo y mjala). Si dicho punto se aloja en la zona I, el

material se clasifica como limo de baja compresibilidad y se identifica con el

smbolo ML; si se ubica en la zona III, se clasifica como limo de alta

compresibilidad y se identifica con el smbolo MH.

Si el material contiene una cantidad apreciable de materia orgnica y el punto

definido por su lmite lquido y su ndice plstico se ubica cercano y por debajo

de la lnea A de la Carta de Plasticidad, se clasifica como limo orgnico de baja

compresibilidad si su lmite lquido es menor de 50% y se identifica con el

smbolo OL, o como limo orgnico de alta compresibilidad si su lmite lquido es

mayor y se identifica con el smbolo OH.

Arcilla (C). El suelo fino se clasifica como arcilla cuando su lmite lquido y su

ndice plstico, definen un punto ubicado en las zonas II o IV de la Carta de

Plasticidad que se muestra en la Figura 1 de este Manual y se identifica con el

smbolo C (Clay). Si dicho punto se aloja en la zona II, el material se clasifica

como arcilla de baja plasticidad y se identifica con el smbolo CL, si se ubica en

la zona IV, se clasifica como arcilla de alta plasticidad y se identifica con el

smbolo CH.

Altamente orgnicos (Pt). El suelo se clasifica como altamente orgnico cuando

se identifica por su color, olor, sensacin esponjosa y frecuentemente por su

textura fibrosa; se le denomina turba y se identifica con el smbolo Pt.



Fig. 1 Carta de plasticidad.

1.4 CLASIFICACIN DE CAMPO

La clasificacin de los fragmentos de roca y de los suelos en campo se realiza en

forma visual, por lo que se requiere experiencia para clasificar los diferentes materiales.

La experiencia se obtiene mediante la enseanza de quien ya la tiene y comparando

las clasificaciones hechas en campo con las obtenidas en el laboratorio.

1.4.1 Clasificacin de campo de fragmentos de roca

Se estiman los porcentajes de tamaos de los fragmentos de roca, tomando en

cuenta la dimensin mayor de los fragmentos, se la siguiente manera:

Segn su tamao los fragmentos se agrupan como se indica en la Tabla 4.

7

4

II

I

IV

III



Se determinan en forma aproximada los porcentajes, en volumen, de cada uno

de los grupos indicados en el prrafo anterior con relacin al volumen total y con ellos

se clasifican los fragmentos de acuerdo con lo indicado en la Tabla 2 de este Manual.

Se estima en los fragmentos de los diferentes grupos, la forma, textura de la superficie

y grado de alteracin, utilizando para describirlos los adjetivos indicados en la Tabla 1

de este Manual.

Designacin Grupo de tamaos (Mayor dimensin de

las partculas en cm.)

Chico 7.5 a 20

Mediano 20 a 75

Grande 75 a 200

Tabla 4. Clasificacin de campo de fragmentos de roca.

1.4.2 Clasificacin en campo de suelos

La clasificacin de los suelos en campo, se hace considerando su granulometra,

plasticidad, color y olor, como sigue:

1.4.2.1 Granulometra

Se extiende una muestra seca del material con tamao menor de 7.5 cm, sobre una

superficie plana con el propsito de estimar, en forma aproximada, los porcentajes de

los tamaos de las partculas, forma y composicin mineralgica. Para distinguir la

grava de la arena se usa el tamao de 5 mm como equivalente a la malla N 4 y para

los finos basta considerar que las partculas del tamao correspondiente a la malla N

200 son aproximadamente las ms pequeas que pueden distinguirse a simple vista.

Para esto se procede como sigue:

a) Se determina el tamao de la partcula mayor, que se considera como tamao

mximo.



b) Segn su tamao las partculas de material se agrupan en:

Partculas mayores de 5 mm (grava)

Partculas comprendidas entre las de menor tamao que pueda

observarse a simple vista y 5 mm (arena)

Partculas del menor tamao que se pueda observar a simple vista (finos)

c) Se determinan en forma aproximada los porcentajes de cada uno de los grupos

mencionados en el punto anterior con relacin al volumen total y con ellos se

clasifica el suelo como grava, arena, fino o sus mezclas, de acuerdo con el

criterio indicado en la Tabla 6 de este Manual.

d) Cuando se aprecia que las partculas de menor tamao del que puede

observarse a simple vista constituyen menos del 5% del volumen total, se estima

la graduacin del material, como bien graduada cuando se observe una amplia

gama de tamaos y cantidades apreciables de todos los tamaos intermedios, y

como mal graduada cuando se observe la predominancia de un tamao o de un

rango de tamaos, faltando algunos intermedios.

e) Cuando se aprecia que las partculas de menor tamao que pueden observarse

a simple vista constituyen ms del 12% del volumen total, para identificar el

grupo fino del material, se toma la fraccin del material que pasa la malla N 40

(0.425 mm); si no se dispone de esta malla, el cribado puede sustituirse por una

separacin manual equivalente y se procede como se indica en los prrafos de

Dilatancia, Tenacidad, Resistencia en estado seco, Color y Olor.

1.4.2.2 Dilatancia

a) De la fraccin que pasa la malla No 40 se toma una porcin de

aproximadamente 10 cm y se deposita en la mano donde se le agrega agua en

cantidad tal que, al amasarla se obtenga una mezcla de consistencia suave que

no presente flujo. Si al efectuar esta operacin se excede la cantidad de agua



agregada, la mezcla se extiende en la mano y se forma con ella una capa

delgada que permita la prdida por evaporacin del exceso de agua.

b) Una vez que la mezcla ha obtenido la consistencia deseada, se forma con ella

una pastilla como se muestra en la Figura 2.

c) Con la palma de la mano ligeramente contrada se sujeta suavemente la pastilla

y se sacude en direccin horizontal, golpeando varias veces y en forma vigorosa

la mano que la contiene contra la otra mano, a fin de provocar la salida del agua

al a superficie, lo cual queda de manifiesto cuando dicha superficie toma una

apariencia lustrosa. Al ocurrir esto, se presiona ligeramente la pastilla con los

dedos para provocar que el agua desaparezca de la superficie y sta pierda su

lustre.

d) Se estima la rapidez con que la superficie de la pastilla toma la apariencia

lustrosa al golpear, as como la rapidez con que desaparece ese lustre al

presionarla. Se reporta la dilatancia como:

Rpida

Lenta

Nula

Una dilatancia rpida es tpica de arena fina y de arena limosa (SM) no plstica,

as como de algunos limos inorgnicos (ML). Una dilatancia extremadamente

lenta o nula es tpica de la arcilla (CL o CH).

Figura 2



1.4.2.3 Tenacidad

a) De la pastilla a que se refiere el punto b) del prrafo anterior, se toma una

porcin y se rola con la mano hasta formar un pequeo rollo de

aproximadamente 3 mm. de dimetro. Se reamasa el material y se forma

nuevamente el rollo, repitindose esta operacin varias veces para que el

material pierda el exceso de agua y el rollo se fragmente, como se ve en la Figura

3, lo que indica que el suelo ha alcanzado un contenido de agua similar al del

lmite plstico.

b) Se estima el tiempo necesario para que el material alcance el contenido de agua

correspondiente al lmite plstico, as como la resistencia que opone a ser

comprimido el rollo. La tenacidad se reporta como:

Nula (tiempo corto y resistencia muy pequea)

Media (tiempo medio y resistencia media)

Alta (tiempo largo y resistencia alta)

Una tenacidad alta es tpica de la arcilla (CL o CH), mientras ms alta sea la

tenacidad, el material ser ms compresible. Una tenacidad media o nula es

tpica de limo y limo orgnico.

Figura 3



1.4.2.4 Resistencia en estado seco

a) De la fraccin que pasa la malla N 40 se toma una porcin de material, y se

forma una pastilla de aproximadamente 4 cm de dimetro y 1 cm de espesor,

como la mostrada en la Figura 4.

b) La pastilla se coloca en un medio adecuado para que pierda lentamente su

contenido de agua, hasta que se aprecie visiblemente seca; posteriormente se

rompe y se desmorona con los dedos. Si al romper la pastilla se observa que

an contiene agua, se contina con el secado del material y posteriormente se

rompen y desmoronan las fracciones.

c) Se estima la dificultad que presenta la pastilla a romperse y desmoronarse; de

acuerdo con lo anterior se reporta la resistencia en estado seco como:

Nula

Media

Alta

Una alta resistencia en estado seco es caracterstica de una arcilla de alta

plasticidad (CH). Una resistencia en estado seco nula es tpica de un limo (ML o

MH).

Figura 4



1.4.2.5 Color

El color del suelo suele ser un dato til para diferenciar los distintos estratos y

para identificar tipos de suelo, cuando se posee experiencia. Existen algunos criterios

relativos al color, por ejemplo, el color oscuro suele ser indicativo de la presencia de

materia orgnica o de su naturaleza bsica (ferro magnesiano), y los colores claros y

brillantes son ms bien propios de suelos cidos (slices). En la Figura 5 se muestra una

clasificacin por color.

Figura 5

1.4.2.6 Olor

Los suelos orgnicos (OL y OH) tienen por lo general un olor distintivo, que

puede usarse para su identificacin. El olor es particularmente intenso si el suelo est

hmedo y disminuye con la exposicin al aire, aumentando, por lo contrario, con el

calentamiento de la muestra hmeda. Los suelos altamente orgnicos (Turba) prenden

estando secos.

Arcilla Arena Limo



1.4.3 Clasificacin de campo de mezclas de fragmentos de roca y suelos

Con toda la informacin obtenida como se indica en los incisos 1.4.1 y 1.4.2, y

anotada en el formato que se muestra en la Tabla 5, se procede a clasificar el material

en su conjunto, conforme a los criterios contenidos en las Tablas 2 y 6 de este Manual.

CLASIFICACIN DE CAMPO DE FRAGMENTOS DE ROCA Y SUELOS

Obra: Fecha:

Localizacin: Laboratorista:

Muestra: Fragmentos de roca (Vf):

Sondeo: Profundidad: Suelos (Vs):

FRAGMENTOS DE ROCA

Caractersticas

T a m a o s

Chicos

(de 7,5 a 20 cm)

Medianos

(de 20 a 75 cm)

Grandes

(de 75 a 200 m)

Porcentaje

(en volumen)

Forma

(Redondeada, subredondeada,

angulosa, lajeada, acicular)

Textura superficial

(lisa, rugosa, muy rugosa)

Grado de alteracin

(sano, alterado o muy alterado)

Clasificacin de los fragmentos:

(con base en la Tabla 1 de este Manual)



SUELO

Tamao mximo: (mm) Dilatancia (rpida, lenta o nula):

Grava: (% en masa) Tenacidad (alta, media o nula):

Arena: (% en masa) Resistencia en el estado seco (alta, media o nula):

Finos: (% en masa) Color:

Olor:

Clasificacin de finos:

Clasificacin del suelo:

(con base en la Tabla 6 de este Manual)

Clasificacin del material:

Los porcentajes en volumen de los diferentes fragmentos de roca que contenga un material, se determinar en forma estimativa

Tabla 5. Reporte de clasificacin de campo.



Tipos de suelos Smbolo

de suelo[1]

Denominacin comn

SU

ELO

S D

E P

AR

TIC

ULA

S

GR

UE

SA

S[2

]

Ms d

e la m

ita

d d

el m

ate

rial es d

e t

am

ao m

ayo

r q

ue e

l m

nim

o q

ue s

e p

ued

e o

bse

rva

r

a s

imple

vis

ta

GR

AV

A

Ms d

e la m

ita

d d

e la

fra

cci

n g

ruesa e

s

mayor

de 5

mm

(m

alla

N

4)[

3]

Menos del 50% respecto

al total son partculas del

tamao mnimo que se

puede observar a simple

vista

Amplio rango en los tamaos de las

partculas y cantidades apreciables

de todos los tamaos intermedios.

GW Grava bien graduada, Mezclas de grava y arena, con poco o

nada de finos.

Predominio de un rango de tamaos

con ausencia de algunos tamaos

intermedios

GP Grava mal graduada, Mezclas de grava y arena, con poco o

nada de finos.

Ms del 12% respecto al

total son partculas del

tamao mnimo que se


vista

Fraccin fina no plstica (para

identificacin vase grupo ML, abajo) GM Grava limosa, mezclas de

grava, arena y limo, mal

graduada.

Fraccin fina plstica (para

identificacin vase grupo CL, abajo) GC Grava arcillosa, mezclas de

grava, arena y arcilla, mal

graduada.

AR

EN

A

Ms d

e la m

ita

d d

e la

fra

cci

n g

ruesa

es

me

nor

de

5 m

m (

malla

N

4)[

3]

Menos del 5% respecto al


tamao mnimo que se


vista.

Amplio rango de los tamaos de

partculas y cantidades apreciables

de todos los tamaos intermedios

SW Arena bien graduada, arena con grava y poco o nada de

finos.

Predominio de un tamao o un rango

de tamaos con ausencia de algunos

tamaos intermedios.

SP Arena mal graduada, arena con grava y poco o nada de

finos.

Ms del 12% respecto al


tamao mnimo que se


vista

Fraccin fina no plstica ( para

identificacin vase grupo ML, abajo) SM Arena limosa, mezclas de

arena, grava y limo.

Fraccin fina plstica ( para

identificacin vase grupo CL, abajo) SC Arena Arcillosa, mezclas de

arena, grava y arcilla.

SU

ELO

S D

E P

AR

TIC

ULA

S

FIN

AS

[4]

Mas d

e la m

ita

d d

el m

ate

rial es s

on p

art

cula

s m

en

ore

s q

ue

el ta

ma

o m

nim

o q

ue s

e p

uede

obse

rvar

a s

imple

vis

ta

Identificacin de la fraccin que pasa la malla N 40 (0.425 mm)

LIM

O Y

AR

CIL

LA

Dilatancia Tenacidad Resistencia en

estado seco

Rpida Nula Nula ML Limo y arena muy fina, polvo de roca, arena fina limosa.

Lenta Media Nula MH Limo de alta compresibilidad, limo micceo o diatomceo

Lenta a nula Media Media CL Arcilla de baja o mediana compresibilidad, arcilla con

grava, arcilla arenosa

Nula Alta Alta CH Arcilla de alta compresibilidad

Rpida Media Media OL Limo orgnico de baja compresibilidad

Rpida a Lenta Media Media OH Limo orgnico de alta compresibilidad

Suelo altamente orgnico Fcilmente identificables por su color, olor, sensacin esponjosa y frecuentemente por su textura fibrosa.

Pt Turba

Tablas 6. Clasificacin aproximada.

[1] Tratndose de suelos con partculas gruesas, en que l % en masa que pasa la malla N 200 queda comprendido entre casos de frontera que requiere el uso de smbolo

doble, como por ejemplo GW-GC que corresponde a una mezcla de grava y arena bien graduada con arcilla, o SW-SM que corresponde a una arena bien graduada limosa.

[2] Las cantidades y porcentajes que se manejan son en volumen.

[3] Puede considerarse 5 mm como equivalente a la abertura de la malla N4.

[4] Se estima que las partculas ms pequeas apreciables a simple vista corresponden al tamao de 0.075 mm (malla N 200).



Cuando se trate de materiales constituidos por mezclas de fragmentos de roca y

suelo, una vez que se han clasificado individualmente como se indica en el prrafo

anterior de este Manual, se clasifican dichos materiales combinando los smbolos que

corresponden a las porciones que los integran de acuerdo con lo que se indica a

continuacin:

Cuando los fragmentos de roca contengan ms del 10% de suelo, el material

se clasificar con smbolo doble.

Si el volumen de suelo es mayor del 50%, el smbolo de ste se antepondr al

de los fragmentos de roca; si el volumen de suelo est comprendido entre 10 y

50%, su smbolo se colocar enseguida del smbolo de los fragmentos de roca,

como se ejemplifica a continuacin:

Ejemplo 1 Ejemplo 2

Un material contiene: Un material contiene:

60% de GC 40% de Fm

40% de Fgm 30% de SM

20% de Fc

10% de Fg

Su smbolo ser: Su smbolo ser:

GC Fgm Fmcg SM



1.5 CONCLUSIONES



PRCTICA N 2.- DETERMINACIN DE LA COMPOSICIN

GRANULOMTRICA MEDIANTE EL USO DE MALLAS

2.1 OBJETIVO

El objetivo de esta prueba consiste en separar por tamaos las partculas de suelo,

pasando a travs de una sucesin de mallas de aberturas cuadradas y pesar las

proporciones que se retienen en cada una de ellas, expresando dicho retenido como

porcentajes en peso de la muestra total.

La sucesin de tamaos obtenida mediante el empleo de mallas, da una idea de la

composicin granulomtrica nicamente en dos dimensiones, por lo que las curvas

resultantes solo sern representativas de materiales constituidos por partculas de

forma equidimensional, si las partculas de un material tienen forma laminar o acicular,

es decir, de lajas o agujas, respectivamente, los resultados que se obtengan no sern

representativos de los tamaos reales del material, y en consecuencia, de su

comportamiento.

La prueba tiene dos variantes, el anlisis granulomtrico estndar y el anlisis

granulomtrico simplificado, los cuales se describen a continuacin.

El anlisis granulomtrico estndar consiste esencialmente en separar y clasificar

por tamao las partculas que componen el suelo.



2.2 EQUIPO Y MATERIAL

Balanza de 20 kg de capacidad y 1 gr de aproximacin.

Balanza de 2 kg de capacidad y 0.1 gr de aproximacin.

Charola de lmina.

Cucharon de lmina.

Horno con termostato para mantener una temperatura constante de 105 5 C.

Cepillo de cerdas.

Cepillo de alambre delgado.

Desecador de cristal.

Juego de mallas de las siguientes designaciones:

Fra

cci

n

Malla Variacin permisible

de la abertura

promedio con

respecto a la

denominacin de la

malla

Abertura mxima

permisible para no

ms del 5% de las

aberturas de la

malla

Abertura mxima

individual

permisible

Dimetro nominal

del alambre[1]

Designacin Abertura nominal

Gra

vas

3 75.0 2.2 78.1 78.7 5.80

2 50.0 1.5 52.1 52.6 5.05

1 37.5 1.1 39.1 39.5 4.59

1 25.0 0.8 26.1 26.4 3.80

19.0 0.6 19.9 20.1 3.30

12.5 0.39 13.10 13.31 2.67

3/8 9.5 0.30 9.97 10.16 2.27

6.3 0.20 6.64 6.78 1.82

N 4 4.75 0.15 5.02 5.14 1.54

Are

na c

on f

inos

N 10 2.0 0.070 2.135 2.215 0.90

N 20 0.850 0.035 0.925 0.970 0.51

N40 0.425 0.019 0.471 0.502 0.29

N 60 0.250 0.012 0.283 0.306 0.18

N100 0.150 0.008 0.174 0.192 0.11

N 200 0.075 0.005 0.091 0.103 0.053

Tablas 7. Juego de mallas.

[1] El dimetro promedio de los alambres que forman cualquier malla, considerados separadamente en cada una de sus dos

direcciones, no vara de los valores nominales en ms de lo siguientes:

5% para mallas con aberturas mayores de 0.6 mm

7.5 % para mallas con aberturas de 0.6 mm a 0.125 mm

10% Para mallas con aberturas menores de 0.125 mm

Nota: Todas las medidas estn dadas en milmetros.



Tapa y fondo para el juego de mallas.

Vaso de aluminio de 1 litro.

Agitador de varilla metlica de 6 milmetros de dimetro y 20 cm de longitud.

Agitador metlico del tipo Ro-tap.

Cloruro de calcio anhidro.

2.3 PREPARACIN DE LA MUESTRA

1. Se obtiene por cuarteo (Figura 6) una porcin representativa con peso

aproximado de 15 kg, el cual se determina y se anota como Wm (Peso de la

muestra), con aproximacin de un gramo.

Fig. 6. Cuarteo de la muestra representativa.

2. Cuando se requiere conocer con mayor exactitud el porcentaje de material que

pasa la malla No 200 o bien, en el caso de estudios especiales, la muestra seca

y disgregada obtenida como se indico en el paso 1, se someter a un lavado

previo, colocndola en un recipiente provisto de vertedero y aplicndole una

corriente de agua en forma continua y de tal manera que derrame sobre la malla



Nm. 0.075 convenientemente colocada; durante este proceso la muestra se

remover en forma adecuada para propiciar el arrastre de la fraccin fina,

suspendiendo el lavado cuando el agua que salga del vertedero este clara; se

dejara escurrir la muestra y a continuacin se seca en el horno a peso

constante, a una temperatura de 105 5 C; posteriormente se saca del horno,

se deja enfriar a la temperatura ambiente y se determina su peso registrndolo

como Wm (Peso de la muestra despus del lavado), con aproximacin de 1

gramo. La diferencia entre Wm y Wm (Peso de la muestra antes del lavado) es el

peso de la fraccin que pasa la malla N 200.

3. Una vez preparada la muestra como se indic en los pasos 1 y 2, se criba el

material por la malla N 4, como se muestra en la Figura 7, para separarlo en dos

fracciones; se determina el peso de ellas, se anota como Wm1 el peso de la

fraccin retenida en la malla Nm. 4.75 y como Wm2 a la fraccin que pasa esta

malla, ambos con aproximacin de 1 gr.

Fig. 7. Muestra el cribado a travs de la malla N 4.

4. Cuando al preparar la muestra no se le haya sometido a un proceso de lavado

como se indic en el paso 2, se corrige el peso de la fraccin que pasa la malla

No 4, determinando su contenido de agua y se anota como W2. Generalmente no

es necesario determinar la humedad W1 de la fraccin retenida en la malla N 4,



secada al sol, debido a que este valor es relativamente pequeo y puede

despreciarse sin introducir error de importancia.

Fig. 8. Muestra el secado en el horno para la obtencin de la humedad.

2.4 PROCEDIMIENTO DE LA PRUEBA

1. Se criba en forma manual el material retenido en la malla N 4, a travs de las

mallas Nm. 75.0, Nm. 50.0, Nm. 37.5, Nm. 25.0, Nm. 19.0, Nm. 12.5,

Nm. 9.5 y Nm. 4.75, comenzando por la mayor abertura y siguiendo el orden

en que se indicaron, como se muestra en la Figura 9. Para efectuar esta

operacin deber imprimirse a las mallas un movimiento vertical y horizontal,

para mantener al material en constante movimiento para que los tamaos

menores pasen a travs de las aberturas correspondientes. El volumen del

material que se coloque en cada malla, deber ser menor que la capacidad de la

misma, con el fin de evitar prdidas y facilitar el cribado. El paso de las

partculas a travs de las aberturas de las malla deber efectuarse libremente. El

cribado en una malla deber suspenderse cuando se estime que el peso de

material que pase dicha malla durante 1 minuto no es mayor de 1 gr. Se

verificara que las partculas que queden retenidas y que tengan forma de laja o



forma de aguja pueden pasar a travs de cada malla, sin forzarlas,

acomodndolas con la mano segn su dimensin menor, y las que queden

atoradas en las tramas, debern incorporarse a la porcin retenida en la malla

correspondiente.

Fig. 9. Muestra el cribado del material retenido en la malla N 4.

2. Se pesan los materiales retenidos en cada una de las mallas Figura 10, se anotan

los pesos retenidos como Wi, en gramos.

Fig. 10. Muestra la forma de pesar el material retenido en cada una de las mallas.



3. La fraccin que pasa la malla N 4 se cuartea, para obtener el equivalente a 200

gramos de material seco; dicha cantidad se determina previamente aplicando la

siguiente frmula:

( )

Donde:

Wh = Es el peso de la muestra hmeda equivalente a 200 gr de material seco.

2 = es el contenido de agua del material que pasa la malla Nm. 4.75, expresado en forma

decimal.

4. Se coloca esta muestra en el vaso metlico y se agrega 500 centmetros cbicos

de agua (Figura 11) aproximadamente, dejndose en reposo durante 12 horas,

como mnimo.

Fig. 11. Agregando 500 cm3 (Aproximados) de agua al material.

5. Despus de transcurrido este lapso de tiempo, se lava la muestra a travs de la

malla Nm. 0.075 (N 200). El lavado se har agitando el contenido del vaso con

la varilla durante 15 segundos, movindola en forma de 8 y dejando reposar

dicho contenido durante 30 segundos. Inmediatamente despus se decanta la

suspensin sobre la malla Nm. 0.075 (N 200), como se muestra en la Figura 12.



Para facilitar el paso de las partculas final a travs de la malla, deber aplicarse

sobre esta un chorro de agua a baja presin.

Fig. 12. Muestra la forma de decantar la suspensin a travs de la malla N 200.

6. Se repite la operacin de lavado indicada en el paso 5, hasta que el agua

decantada salga clara.

7. A continuacin se regresa al vaso metlico el material que se haya retenido en la

malla Nm. 0.075 (N 200). utilizando un poco de agua, la que se decantara del

vaso al final de la operacin, cuidando que no haya arrastre de partculas.

Fig. 13. Muestra la forma de devolver al vaso el material retenido en la malla N 200.

8. Se seca el material en el mismo vaso metlico, dejndolo en el horno un lapso

no menor de 16 horas, a una temperatura de 105 5 C, hasta peso constante;



a continuacin se saca del horno y se deja enfriar en el desecador de cristal

hasta que la muestra tenga una temperatura cercana a la ambiental.

9. Se superponen las mallas a partir de la charola de fondo, en el siguiente orden,

Nm. 0.075, Nm. 0.150, Nm. 0.250, Nm. 0.425, Nm. 0.850 y Nm. 2.0. Se

vierte el material sobre la malla superior, se coloca la tapa, y se efecta la

operacin de cribado, imprimiendo al juego de mallas un movimiento vertical y

horizontal, durante 5 minutos; en esta operacin es conveniente utilizar el

agitador mecnico.

Fig. 14. Muestra la forma de colocar las mallas para efectuar el cribado de material que paso la malla N4.

10. Se quita la tapa, se separa la malla Nm. 2.0 y se agita sobre una charola. Hasta

que se estime que el peso del material que pase dicha malla durante 1 minuto,

no sea mayor de 1 gr. Se vierte sobre la malla Nm. 0.850 el material que pas

la malla Nm. 2.0 y se deposita en la charola. Se repite este procedimiento del

cribado adicional con cada una de las mallas restantes. Las partculas que

hayan quedado atoradas debern regresarse a las porciones retenidas

correspondientes, cepillando las mallas por al revs. A continuacin se pesan los

materiales retenidos en cada una de las mallas y se anotan los pesos

respectivos como Wj.



2.5 PROCEDIMIENTO DE CLCULO

1. Los pesos Wi de las porciones retenidas en cada una de las mallas Nm. 50,

Nm. 37.5, Nm. 25.0, Nm. 19.0, Nm. 12.5, Nm. 9.5 y Nm. 4.75, se

expresaran en % del peso de la muestra seca Wd, anotndolos como retenidos

parciales y designndolos como i. El peso de la muestra seca se determina por

medio de la siguiente frmula:

Dnde:

Wd = Es el peso de la porcin representativa del material seco, indicado en el paso 1 de la

preparacin de la muestra en gramos.

Wd1 = Es el peso de la fraccin retenida en la malla Nm. 4.75 de la muestra seca, en gramos, o

sea la suma de los pesos Wi; en el caso de que no se lave la muestra, Wd1 se considerara igual

a Wm1, en virtud de no haberse tomado en cuenta la humedad de la fraccin gruesa.

Wd2 = Es el peso de la fraccin que pasa la malla Nm. 4.75, de la muestra seca, en gramos.

Wm1 = Es el peso de la fraccin retenida en la malla Nm. 4.75, de la muestra seca, cuando no se

efecta la operacin de lavado, en gramos.

Wm2 = Es el peso de la fraccin que pasa la malla Nm. 4.75, de la muestra hmeda, en gramos.

2 = Es la humedad de la porcin que pasa la malla Nm. 4.75, expresada en fraccin decimal.

Los valores de los retenidos parciales i en %, se registran considerndolos

hasta el primer decimal. La suma de los pesos Wi mas el de la fraccin Wd2 ser

igual a Wd y la suma de estos pesos, expresados en %, ser el 100%,

aproximadamente. En el caso de que la muestra haya sido previamente lavada,

la suma de los pesos Wi + Wd2 mas el peso del material que pasa la malla Nm.

0.075 (Wm Wm) debe ser igual a Wd y la suma de estos pesos expresada en %

con relacin a Wd deber ser aproximadamente igual al 100%; cuando este

ltimo valor en ambos casos no se obtenga, podrn efectuarse ajustes en forma

proporcional para lograrlo.



2. El retenido parcial correspondiente a la malla Nm. 50.0, deber restarse de

100, para calcular el % de partculas que pasan dicha malla.

3. Despus debern hacerse sustracciones sucesivas, restando el valor inmediato

anterior, el % parcial retenido en la malla que le sigue en abertura inferior, con lo

cual se irn calculando los % que pasan en cada una de las de las mallas, hasta

llegar a la malla Nm. 4.75.

4. A continuacin deber dividirse los pesos Wj, en gramos, retenidos en cada una

de las mallas Nm. 2.0, Nm. 0.850, Nm. 0.425, Nm. 0.250, Nm. 0.150 y

Nm. 0.075, entre el peso de 200 gramos de la muestra seca previamente

lavada, despus de lo cual debern multiplicarse los cocientes anteriores por l

% que pasa la malla Nm. 4.75, para obtener los % retenidos parciales j,

aproximndolos hasta la primera decima. La suma de los pesos Wj, restada de

200 gramos, dar el peso del material que pasa la malla Nm. 0.075, el que

deber expresarse tambin en % respecto al peso total Wd de la muestra seca.

Estos % se calcularan empleando la formula siguiente:

(

)

Dnde:

j = Es el retenido parcial en cada malla desde Nm. 2.0 a la Nm. 0.075 y el que pasa la malla

Nm. 0.075 del material seco, en gramos.

Wj = Es el peso del material seco retenido parcialmente en cada malla y el de la fraccin que

pasa la malla Nm. 0.075 del material seco, en gramos.

200 = Es el peso en gramos de la muestra seca, obtenida del material que pasa la malla Nm.

4.75.

= Es la fraccin que pasa la malla Nm. 4.75, en %.

Wd2 = Es el peso de la fraccin que pasa la malla Nm. 4.75 de la muestra seca, en gramos.

Wd = Es el peso de la porcin representativa del material seco, indicada en el paso 1 de la

preparacin de la muestra, en gramos.



5. Se calcula en forma anloga a la citada en el paso 3, los valores

correspondientes a los % que pasan la malla Nm. 2.0, Nm. 0.850, Nm. 0.425,

Nm. 0.250, Nm. 0.150 y Nm. 0.075, y se dibuja la grfica correspondiente.

6. Para fines de clasificacin de suelos deber calcularse los coeficientes de

uniformidad Cu, y de curvatura Cc, que se emplean para juzgar la graduacin del

material, por medio de las frmulas siguientes.

( )

Dnde:

Cu= Coeficiente de uniformidad del material, nmero abstracto.

Cc= Coeficiente de curvatura del material, nmero abstracto.

D10, D30 y D60 representan los tamaos de las partculas del suelo en milmetros, que en la

grfica de la composicin granulomtrica corresponden al 10 %, 30% y 60% que pasa,

respectivamente. Es decir, D10, D30 y D60 son las abscisas, de la grfica de la composicin

granulomtrica, correspondiente a las ordenadas de 10%, 30% y 60%, respectivamente.

2.6 EJEMPLO DE CLCULO

Prcticamente lo que se har en el ejemplo, ser la forma del llenado del

formato, la cual se muestra en seguida:



ANLISIS GRANULOMTRICO DATOS DE LA OBRA

FECHA: 26 de Junio del 2008 OBRA: Alcantarillado sanitario

OPERADOR: Guillermo Arvalo C. LOCALIZACIN: Morelia Mich.

CALCULISTA: Guillermo Arvalo C. TRAMO: Km 0+000 a Km 100+000

REVIS: Dr. Carlos Chvez N. SUBTRAMO: Km 0+000 a Km 50+000

MATERIALES PARA: Terrapln ORIGEN: Poza rica

MUESTRA TOMADA DE: Banco PRUEBA N: 1

MUESTRA N: 1

Masas: De la muestra Wm: 15 290

De la fraccin retenida en la malla N 4 (Wm1): 5 850

De la fraccin que pasa la malla N 4 (Wm2): 9 440

CONTENIDO DE AGUA DE LA FRACCIN QUE PASA LA MALLA

N 4

Masa de:

Recipiente N 12

Recipiente mas muestra hmeda (W1): 95.03

Recipiente mas muestra seca (w2): 90.43

Recipiente (wt): 19.70

Masa del agua (ww=w1-w2): 4.60

Masa muestra seca (ws=w2-wt): 70.73

Contenido de agua 2=(100xww/w2-wt): 6.50 %

CORRECCIN DEL PESO TOTAL DE LA MUESTRA POR HUMEDAD DE LA FRACCIN QUE PASA LA MALLA N 4

Material retenido en la malla N4 Material que pasa la malla N4

Malla N Peso del suelo retenido

Porciento retenido parcial

Porciento que pasa



Porciento que pasa

gr % % gr % %

3 0.00 10 54.0 16.2 44.0

2" 0.00 20 39.0 11.7 32.3

1 1/2" 157 1.1 98.9 40 40.4 12.2 20.1

1" 395 2.7 96.2 60 17.8 5.4 14.7

3/4" 563 3.8 92.4 100 19.5 5.9 8.8

1/2" 1179 8.0 84.4 200 13.7 4.1 4.7

3/8" 649 4.4 80.0 Pasa N 200 15.6 4.7 0

N 4 2910 19.8 60.2 SUMA 200 60.2

Pasa N 4 8864 60.2

SUMA 14714 100



GRFICA DE CLASIFICACIN

Fig. 15. Curva de clasificacin.

Nota: en la grfica de la granulometria se muestra con las las flechas la forma de

de obtener los diametros carateristicos, para el ejemplo mostrado se obtubo un D30=

0.80 mm.

DIMETROS

CARACTERISTICOS

COEFICIENTES DE

UNIFORMIDAD

CLASIFICACIN DEL

MATERIAL

CANTIDAD EN %

= 0.17 = 28.0 >De 3 0.0

= 0.80 = 0.79 G 39.8

= 4.75 S 55.5

F 4.7

Pasa la malla N 4 20.1

2.7 FORMATO PARA LA PRCTICA

En seguida se muestra el formato para la realizacin de la prctica por los

alumnos.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.010.1110100

% q

ue

pas

a, e

n p

eso

Dimetro en (mm)

2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 20 40 60 100 200

4 2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 20 40 60 100 200

0.8 mm

2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 20 40 60 100 200

0.8 mm

2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 20 40 60 100 200

0.8 mm

2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 20 40 60 100 200

0.8 mm

2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 20 40 60 100 200



ANLISIS GRANULOMTRICO DATOS DE LA OBRA

FECHA: OBRA:

OPERADOR: LOCALIZACIN:

CALCULISTA: TRAMO:

REVIS: SUBTRAMO:

MATERIALES PARA: ORIGEN:

MUESTRA TOMADA DE: PRUEBA N:

MUESTRA N:

Masas: De la muestra Wm:

De la fraccin retenida en la malla N 4 (Wm1):

De la fraccin que pasa la malla N 4 (Wm2):

CONTENIDO DE AGUA DE LA FRACCIN QUE PASA LA MALLA

N 4

Masa de:

Recipiente N

Recipiente mas muestra hmeda (W1):

Recipiente mas muestra seca (w2):

Recipiente (wt):

Masa del agua (ww=w1-w2):

Masa muestra seca (ws=w2-wt):

Contenido de agua 2=(100xww/w2-wt):

CORRECCIN DEL PESO TOTAL DE LA MUESTRA POR HUMEDAD DE LA FRACCIN QUE PASA LA MALLA N 4

Material retenido en la malla N4 Material que pasa la malla N4



Porciento que pasa



Porciento que pasa

gr % % gr % %

3 10

2" 20

1 1/2" 40

1" 60

3/4" 100

1/2" 200

3/8" Pasa N 200

N 4 SUMA

Pasa N 4

SUMA



GRFICA DE CLASIFICACIN

DIMETROS

CARACTERISTICOS

COEFICIENTES DE

UNIFORMIDAD

CLASIFICACIN DEL

MATERIAL

CANTIDAD EN %

= = >De 3

= = G

= S

F

Pasa la malla N 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.010.1110100

% q

ue

pas

a, e

n p

eso

Dimetro en (mm)

2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 20 40 60 100 200 4 2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 20 40 60 100 200 2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 20 40 60 100 200 2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 20 40 60 100 200 2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 20 40 60 100 200 2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 20 40 60 100 200



2.8 CONCLUSIONES



PRCTICA N 3.- DETERMINACIN DE LMITES DE

CONSISTENCIA Y CONTRACCIN LINEAL

3.1 OBJETIVO

Tiene como objeto conocer las caractersticas de plasticidad de la porcin de

suelo que pasa la malla Nm. 0.425 (N 40), cuyos resultados se utilizan principalmente

en edificacin y clasificacin de los suelos.

3.1.1 Plasticidad

Los tres estados de la materia que se identifican son: el slido, el lquido y el

gaseoso. El estado slido se identifica por su impenetrabilidad, el lquido y el gaseoso

se reconocen porque son estados fluidos. Sin embargo, existe un cuarto estado

conocido como estado plstico, caracterizado porque a la materia se le puede dar la

forma que uno quiera, esto es que puede ser moldeada; sta es la consistencia que

adquiere la masa para hacer pasteles cuando el panadero la trabaja. En los suelos

para lograr ese estado es necesario hacer un remoldeo del suelo con esptulas y

agregarle o quitarle agua hasta lograr la consistencia plstica; de hecho existe un rango

de humedades para las cuales el suelo se comporta plsticamente. Incluso se puede

hablar de estado intermedios de la materia tales como el semislido o el semilquido

dependiendo del contenido de agua del suelo remoldeado. Esto se explica

esquemticamente en la Figura 16, para los distintos estados de la materia:

ESTADO SLIDO SEMI SLIDO PLSTICO SEMI LQUIDO LQUIDO

FRONTERA LC LP LL

Fig. 16. Estados de un suelo remoldeado haciendo variar su contenido de agua.

NOTA: Como podemos ver dependiendo del contenido de agua, los suelos pueden estar en alguno de los siguientes cinco

(5) estados de consistencia.

1. Estado lquido: es el que presentan los suelos cuando manifiestan las

propiedades de una suspensin.



2. Estado semilquido: cuando los suelos tienen el comportamiento de un fluido

viscoso.

3. Estado plstico: en el cual los suelos presentan las propiedades de plasticidad

mencionadas anteriormente.

4. Estado semislido: en el que la apariencia de los suelos es de un slido; sin

embargo, al secarse disminuye su volumen.

5. Estado slido: en el que el volumen de los slidos no vara aun cuando se le

someta a secado.

Las fronteras entre los estados de consistencia mencionados anteriormente, fueron

establecidas por Atterberg bajo el nombre general de lmites de consistencia, los cuales

se describen a continuacin.

1. LL Lmite Lquido: frontera superior entre el estado plstico y el semilquido.

2. LP Lmite Plstico: frontera inferior entre el estado plstico y el semislido.

3. LC Limite de contraccin: frontera entre los estados semislido y slido

A la diferencia aritmtica entre el lmite lquido y el lmite plstico, se le conoce

como ndice plstico (IP).

La contraccin lineal de un suelo es la reduccin de volumen del mismo, medida

en una de sus dimensiones y expresada como porcentaje de la dimensin

original, cuando la humedad se reduce desde la correspondiente al lmite lquido

o hasta la del lmite de contraccin.

Para conocer las caractersticas de plasticidad de los suelos se utilizan el lmite

lquido, el ndice plstico, y la contraccin lineal.

Para la determinacin del lmite liquido de un suelo por el mtodo estndar, se

emplea el procedimiento de Casagrande, segn el cual se define como limite

liquido el contenido de agua de fraccin de suelo que pasa la malla N 0.425

(40), cuando al ser colocada en la copa de Casagrande y efectuar en ella una



ranura trapecial de dimensiones especificas, los bordes inferiores de la misma

se ponen en contacto en una longitud de 13.0 mm , despus de golpear la copa

25 veces, dejndola caer sobre una superficie dura de caractersticas

especiales, desde una altura de 1 centmetro y a una velocidad de 2 golpes por

segundo. En el mtodo estndar el lmite lquido se determina de manera grfica

mediante la curva de fluidez, la que se obtiene uniendo los puntos que

representa los contenidos de agua correspondientes a diferentes nmeros de

golpes, para los cuales la ranura se cierra en la longitud especificada.

3.2 DETERMINACIN DEL LMITE LQUIDO

3.2.1 El equipo y materiales necesarios son los siguientes

Cpsula de porcelana de 12 cm de dimetro.

Esptula de hoja de acero flexible de 7.5 cm de longitud y de 2 cm de ancho,

con punta redonda.

Cuenta gotas.

Copa de Casagrande calibrada para una altura de cada de 1 cm, provista de

ranuradores, uno plano y otro curvo, con las caractersticas que se indican en

la norma M-MMP-1-07/07.

Vidrio de reloj.

Balanza de 200 gr de capacidad y 0.01 gr de aproximacin.

Horno con termostato que mantenga una temperatura constante de 105 5 C.

Desecador de cristal conteniendo cloruro de calcio anhidro.

Vaso de 0.5 litros de capacidad.

50 mm8mm

20 mm

13 mm

5 mm

10 mm

110 mm



Pao absorbente.

Fig. 17. Muestra el equipo necesario para la llevar a cabo la prueba.

3.2.2 Preparacin de la muestra

En la preparacin de la muestra para determinar los limites de consistencia y la

contraccin lineal, se emplean 250 gr de material previamente cribados por la malla

Nm. 0.425 (N 40). La muestra se coloca en un recipiente apropiado, se le agrega

agua en la cantidad necesaria para que tome el aspecto de material saturado y se deja

en reposo durante 24 horas aproximadamente, en un lugar fresco, cubriendo el

recipiente con un pao que se mantendr hmedo a fin de reducir al mnimo las

prdidas de agua por evaporacin.

Fig. 18. Preparacin de la muestra.



3.2.3 Procedimiento de la prueba

1. Se toma una muestra de 150 gr, aproximadamente, del material preparado de

acuerdo a lo anterior explicado, este material se coloca en una cpsula de

porcelana y se procede a homogenizar la humedad con la esptula.

Fig. 19. Muestra el material homogenizado.

2. Logrado lo anterior se coloca en la copa de Casagrande, previamente calibrada,

una cantidad suficiente de material para que una vez extendido con la esptula

se tenga un espesor de 8 a 10 milmetros en la parte central de la muestra

colocada. Para extender el material se procede del centro hacia los lados, sin

aplicarle una presin excesiva y con el nmero mnimo de pasadas de la

esptula.

Fig. 20. Muestra el material extendido en la copa de Casagrande.



3. Se efecta una ranura en la parte central del material que contiene la copa, con

una pasada firme del ranurador, como se muestra en la Fig. 21, mantenindolo

siempre normal a la superficie del la copa. Si el material se desliza sobre la copa

cuando se use el ranurador curvo, podr darse hasta 6 pasadas profundizando

paulatinamente la ranura, de manera que solamente en la ltima pasada el

ranurador toque el fondo de la copa.

Fig. 21. Muestra la forma de ranurar el suelo.

4. Se acciona la manivela del aparato para hacer caer la copa, a razn de 2 golpes

por segundo y se registra el nmero de golpes necesarios para que los bordes

inferiores de la ranura se pongan en contacto en una longitud de 13 mm.

Fig. 22. Muestra la unin de 13 mm.

13mm



5. Una vez logrado lo anterior se toma aproximadamente 10 gr del material de la

porcin cerrada de la ranura y se coloca en un vidrio de reloj, para proceder de

inmediato a obtener su contenido de agua.

Fig. 23. Muestra la una porcin de material para la obtencin de la humedad.

6. A continuacin y una vez que se ha tomado la muestra para la determinacin de

la humedad, se regresa a la cpsula de mezclado lo que contiene la copa, se

lavan y secan tanto la copa como el ranurador.

7. Enseguida se agrega agua con el cuenta gotas al material contenido en la

cpsula, se homogeniza el material y se vuelven a realizar las etapas anteriores.

Fig. 24. Muestra la forma de agregar agua con l cuenta gotas.



8. La cantidad de agua agregada al material deber ser en tal forma que las cuatro

determinaciones efectuadas, quedan comprendidas entre 10 y 35 golpes, siendo

necesario obtener 2 valores arriba y 2 debajo de 25 golpes. Para consistencias

menores de 10 golpes es difcil identificar el momento de cierre de la ranura en

la longitud especificada, por otra parte y para ms de 35 golpes, se dificulta la

ejecucin de la prueba.

3.2.4 Procedimiento de clculo

Se dibujan los cuatro puntos correspondientes a cada determinacin en un papel

semilogartmico cuyas abscisas representa en la escala logartmica, el nmero de

golpes y en las ordenadas, en escala aritmtica, los respectivos contenidos de

agua. A continuacin se traza la lnea recta que pase lo ms cerca posible de

cuando menos tres de los puntos obtenidos; la curva as trazada se denomina curva

de fluidez, cuya ordenada correspondiente a 25 golpes, se reporta como lmite

lquido del suelo, expresado como contenido de agua en por ciento y redondeado al

nmero entero ms cercano.

3.2.5 Procedimiento por el mtodo simplificado

El lmite lquido de un suelo por el mtodo simplificado, se determina conociendo

un solo punto de su curva de fluidez. Este mtodo es ms sencillo que el mtodo

estndar, pero puede ser menos preciso, por lo cual cuando se juzgue necesario se

recomienda verificar sus resultados con el mtodo estndar.

3.2.5.1 El equipo y materiales necesarios son los siguientes

El equipo es el mismo que para el mtodo estndar.

3.2.5.2 Preparacin de la muestra y procedimiento de la prueba

La prueba se efecta en trminos generales de la misma forma que la estndar,

excepto porque en sta solo se determina una sola determinacin, verificando con

dos cierres de ranura y aplicando un nmero de golpes que este comprendido entre



20 y 30, tomando la muestra correspondiente para la obtencin de su contenido de

agua.

3.2.5.3 Procedimiento de clculo

El lmite lquido se obtiene empleando el mtodo descrito a continuacin.

1. Aplicando la siguiente frmula.

( )

Donde:

LL= Es el lmite lquido del suelo, expresado como contenido de agua, en porciento.

WN= Es el contenido de agua de la muestra respectiva, a la cual le fue aplicado un nmero N de

golpes en la prueba, en porciento.

N= Es el nmero de golpes necesarios para lograr que los bordes inferiores de la ranura se

pongan en contacto en una longitud de 13 milmetros.

En la siguiente tabla se dan los valores del factor( )

, para distintos valores de

N.

N ( )

N ( )

20 0.974 26 1.005

21 0.979 27 1.009

22 0.985 28 1.014

23 0.990 29 1.018

24 0.995 30 1.022

25 1.000

Tabla 8. Factores del lmite lquido



3.3 DETERMINACIN DEL LMITE PLSTICO

El limite plstico en el suelo se define como el mnimo contenido de agua de la

fraccin que pasa la malla Nm. 0.425 (N 40), para que se puedan formar con ella

cilindros de 3 mm, sin que se rompan o se desmoronen.

3.3.1 El equipo y materiales necesarios son los siguientes

Cpsula de porcelana de 12 cm de dimetro.

Esptula de hoja de acero flexible de 7.5 cm de longitud y de 2 cm de ancho,

con punta redonda.

Placa de vidrio con dimensiones mnimas aproximadas de 40 cm de lado y 0.6

cm de espesor.

Balanza de 200 gr de capacidad y 0.01 gr de aproximacin.

Alambre de acero, de 3 mm de dimetro y 10 cm de longitud.

Horno con termostato que mantenga una temperatura constante de 105 5 C.

Desecador de cristal conteniendo cloruro de calcio anhidro.

3.3.2 Procedimiento de la prueba

1. Se toma una muestra de material preparado de acuerdo con la prueba de LL, a

la cual se le da la forma de una pequea esfera de aproximadamente 12 mm de

dimetro, que deber moldearse con los dedos para que pierda la humedad y se

forma un cilindro manipulndolo sobre la palma de la mano, aplicando con los

dedos la presin necesaria para tal fin.

2. A continuacin, se rola el cilindro con los dedos de la mano sobre la placa de

vidrio, dando la presin requerida para reducir su dimetro hasta que este sea

uniforme en toda su longitud y ligeramente mayor de 3 mm, la velocidad de

rodado deber ser de 60 a 80 ciclos por minuto, entendindose por ciclo un



movimiento completo de la mano hacia adelante y hacia atrs, hasta volver a la

posicin de la partida.

3. Si al alcanzar dicho dimetro el cilindro no se rompe en varias secciones

simultneamente, su humedad es superior a la del lmite plstico. En ese caso

se debe juntar todo el material, se forma nuevamente una pequea esfera,

manipulndola con los dedos para facilitar la prdida de agua y lograr una

distribucin uniforme de la misma.

4. Se repiten los pasos 1 hasta el 3 hasta lograr que el cilindro se rompa en varios

segmentos precisamente en el momento de alcanzar el dimetro de 3 mm.

Dicho dimetro se verifica comparndolo con el alambre de referencia.

Fig. 25. Muestra cuando el cilindro se rompe al llegar a un dimetro de 3 mm.

5. En seguida se colocan en un vidrio de reloj todos los fragmentos en que se halla

dividido el cilindro y se efecta la determinacin del contenido de humedad

correspondiente.

Fig. 26. Muestra los fragmentos para determinar la humedad.



6. Para mayor seguridad en los resultados de la prueba, se deber llevar a

Manual de Mecanica de Suelos I (7o Semestre)

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