extracción y clasificación de suelos según su granulometría
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Informe del proceso de extracción de un suelo granular y su posterior clasificación según su granulometría.TRANSCRIPT
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DEDICATORIA
Con mucho cariño a mis compañeros de la Carrera de Ingeniería Civil quienes con exigencia y esmero
vienen formándose como profesionales para resolver diferentes problemas y necesidades de nuestra
comunidad.
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ÍNDICE:
CAPÍTULO I: MARCO TEÓRICOÍNDICE:...............................................................................................................................................3
CAPÍTULO I: MARCO TEÓRICO............................................................................................................3
I. INTRODUCCIÓN.........................................................................................................................5
II. MARCO TEÓRICO.......................................................................................................................6
2.1. CALICATA:...............................................................................................................................6
2.2. PERFIL ESTRATIGRÁFICO:.......................................................................................................6
2.3. PESO VOLUMÉTRICO:.............................................................................................................7
DEFINICIÓN:....................................................................................................................................7
IMPORTANCIA:.............................................................................................................................10
NORMA:........................................................................................................................................10
FÓRMULA:....................................................................................................................................10
2.4. CONTENIDO DE HUMEDAD:.................................................................................................11
DEFINICIÓN:..................................................................................................................................11
IMPORTANCIA:.............................................................................................................................11
NORMA:........................................................................................................................................12
FÓRMULA:....................................................................................................................................12
PROCEDIMIENTO:.........................................................................................................................12
2.5. ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO:.............................................................................................14
DEFINICIÓN:..................................................................................................................................14
IMPORTANCIA:.............................................................................................................................15
NORMAS:......................................................................................................................................15
2.6. PESO ESPECÍFICO DE SÓLIDOS:............................................................................................15
DEFINICIÓN:..................................................................................................................................15
NORMA:........................................................................................................................................15
DESCRIPCIÓN:...............................................................................................................................15
USOS:............................................................................................................................................16
FORMULA:....................................................................................................................................16
2.7. LÍMITES DE CONSISTENCIA:.................................................................................................16
LIMITE LÍQUIDO:...........................................................................................................................16
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LIMITE PLASTICO:.........................................................................................................................17
III. DATOS GENERALES DEL ESTUDIO............................................................................................17
IV. ENSAYO Y RESULTADOS...........................................................................................................17
4.1. EXPLORACION Y PERFIL ESTRATIGRÁFICO..............................................................................18
4.2. CONTENIDO DE HUMEDAD:.....................................................................................................23
5.3. DETERMINACION DE LA DENSIDAD IN SITU DEL SUELO...........................................................25
5.3.5. CALCULOS Y RESULTADOS................................................................................................26
5.4. DETERMINACIÓN DE LOS LÍMITES DE ATTERBERG...................................................................28
5.5. ANALISIS GRANULOMETRICO:..................................................................................................30
V PLANOS........................................................................................................................................35
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I. INTRODUCCIÓN
El estudio de suelos se considera imprescindible; ya que es este quien
cumple un rol de gran y vital importancia dentro de la construcción; puesto que
son los suelos los que soportan las cargas de las estructuras como pueden ser
cargas estáticas y dinámicas. El estudio de suelos nos permitirá adoptar la mejor
solución en la fundación de todo tipo de edificio. Cuando hablamos de mejor
solución, nos referimos tanto al aspecto económico como al aspecto técnico (como
consecuencia de que el suelo es muy variable, aun dentro de zonas pequeñas puede
haber siempre distintas soluciones que habría que evaluar en cada caso).
El presente estudio se basó en primer lugar en la realización del perfil
estratigráfico, describiendo cada uno de los estratos con las características que
presente como: color, humedad, tamaño máximo de las piedras,etc.
Posteriormente se realizaron los ensayos propios de laboratorio tales como:
peso volumétrico, análisis granulométrico, contenido de humedad, límites de
consistencia tanto el líquido como el plástico), y la pesos específicos de sólidos; los
cuales serán detallados a continuación.
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II. MARCO TEÓRICO
En la investigación de campo se realizo de acuerdo a lo indicado, respetando las cantidades, valores mínimos y limitaciones que se indican en esta Norma NTP 339.162:2001.Realizamos nuestra calicata para hacer los estudios respectivos:
II.1. CALICATA:
Son excavaciones de profundidad pequeña a media, realizadas normalmente con pala retroexcavadora. Las calicatas permiten la inspección directa del suelo que se desea estudiar y, por lo tanto, es el método de exploración que normalmente entrega la información más confiable y completa. En suelos con grava, la calicata es el único medio de exploración que puede entregar información confiable, y es un medio muy efectivo para exploración y muestreo de suelos de fundación y materiales de construcción a un costo relativamente bajo.
II.2. PERFIL ESTRATIGRÁFICO:
Un perfil estratigráfico es una especie de radiografía del terreno sondeado, y lo conformas de acuerdo a los estratos que identificaste en los sondeos que hayas realizado en el terreno. Es un método para la clasificación de suelos con propósitos de ingeniería, esta es de acuerdo a la NTP 339.134:1999.
CALICATA: con profundidad de 2.50 m.
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II.3. PESO VOLUMÉTRICO:
DEFINICIÓN:
Peso volumétrico viene siendo la relación que existe entre el peso
de un material y su volumen.
El peso volumétrico en estado natural del suelo o peso específico de
la masa del suelo, es la relación entre el peso del mismo y el
volumen que ocupa.
Se define como el peso por unidad de volumen o peso volumétrico.
A 15 cm aprox.
A 50 cm aprox.
Grava limosa
En el perfil se incluye de manera gráfica el
contenido de humedad natural y los límites de
Atterberg.
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PESO DEL MATERIAL
Ubicar el lado donde se ubique un suelo más denso.
Colocar la plancha de 12 pulg. De diámetro.
Extraer todo el suelo con una profundidad de 12 pulg.
En laboratorio, pesar toda la muestra.
Suelo totalmente excavado con la profundidad indicada.
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SEGUNDO METODO PARA SACAR DENSIDAD
CONO DE ARENA
SACANDO LA DENSIDAD DEL SUELO
PESANDO LA MUESTRA
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VOLUMEN
Ubicar la plancha Colocar la bolsa plástica en todo el contorno.
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IMPORTANCIA:
Es una de las propiedades físicas más importantes de un suelo. Por
ejemplo, deberá conocerse para poder calcular la presión de tierra
o la producida por sobrecargas.
NORMA:
El peso volumétrico está determinado por norma ININTEC 339.139.
FÓRMULA:
Donde:
Wm: masa del suelo
Vm: volumen total de la muestra de los suelos.
II.4. CONTENIDO DE HUMEDAD:
DEFINICIÓN:
El contenido de humedad de un suelo se define como la relación
del cociente del peso de las partículas sólidas y el peso del agua que
guarda, esto se expresa en términos de porcentaje.
IMPORTANCIA:
La importancia del contenido de humedad que presenta un suelo
presenta junto a la cantidad de aire, una de las características más
Echar con una probeta el agua potable, hasta que quede totalmente llena.
Y tomar apunte de los litros que se utilizó.
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importantes para explicar el comportamiento de este
(especialmente aquellos de textura más fina), como por ejemplo
cambios de volumen, cohesión, estabilidad mecánica.
Esta propiedad física del suelo es de gran utilidad en la construcción civil y
se obtiene de una manera sencilla, pues el comportamiento y la
resistencia de los suelos en la construcción están regidos, por la
cantidad de agua que contienen.
El contenido de humedad también puede influenciar la
disponibilidad deoxígeno en suelo debido a que O2 es poco soluble
en agua.
El contenido de humedad de un material se usa para calcular las
relaciones de fase de aire, agua, y sólidos en un volumen dado de
material.
NORMA:
En los suelos cohesivos, la consistencia de un tipo dado de suelo
depende de si contenido de humedad (contenido de agua). El
contenido de humedad está determinado de acuerdo con la norma
ASTM D2216.
Esta norma describe el procedimiento para determinar el
laboratorio el contenido de humedad de muestras de suelos.
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FÓRMULA:
PROCEDIMIENTO:
1. Seleccionar muestras representativas de suelo por cuarteo.
2. Colocar el suelo húmedo en una tara. Determinar el peso de la tara y material húmedo usando una balanza.
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3. Colocar la tara con material húmedo en el horno.
Mantener el secado en horno a 110 5 °C por 24 horas.
4. Se dejará enfriar el material y el contenedor a temperatura ambiente. Determinar el peso de la muestra seca al horno más el contenedor.
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II.5. ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO:
DEFINICIÓN:Se denomina clasificación granulométrica o granulometría, a la
medición y gradación que se lleva a cabo de los granos de una formación sedimentaria, de los materiales sedimentarios, así como de los suelos, con fines de análisis, tanto de su origen como de sus propiedades mecánicas, y el cálculo de la abundancia de los correspondientes a cada uno de los tamaños previstos por una escala granulométrica.
Colocar la muestra en los tamices
Llevar a la maquina vibradora por 1 min.
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IMPORTANCIA:
El objetivo principal que persigue este ensayo de laboratorio, es el de poder clasificar el suelo, según el tamaño de sus partículas por medio de la granulometría.
NORMAS:
AASHTO T37-70 ASTM D421-58ASSTHO T33-70 ASTM D422-63NTP400.012:2001
II.6. PESO ESPECÍFICO DE SÓLIDOS:
DEFINICIÓN:
Es la relación de la masa de una unidad de volumen de un material a una temperatura determinada a la masa del mismo volumen de agua destilada libre de gas a la misma temperatura. El peso específico estará relacionado con la gravedad.
NORMA:
Esta norma describe y regula el método para la determinación de la gravedad específica de los suelos que pasan el tamiz de 4.75 mm (# 4), por medio de un picnómetro. Cuando el suelo contenga partículas mayores de 4.75 mm se seguirá el método de ensayo
Pesar cada uno de la muestra retenida por los tamices
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ASTM C127 para el material retenido sobre dicho tamiz, y este método será utilizado para el material con diámetros menores que 4.75 mm.
DESCRIPCIÓN:
La gravedad específica de un suelo se toma como el valor promedio para granos del suelo. Si en desarrollo de una discusión no se aclara adecuadamente a que gravedad específica se refieren algunos valores numéricos dados, la magnitud de dichos valores puede indicar el uso correcto, pues la gravedad específica de los suelos es siempre bastante mayor a la gravedad específica volumétrica determinada incluyendo los vacíos de los suelos en el cálculo.
USOS:
La gravedad específica de un suelo se utiliza en el cálculo de las relaciones de fase de los suelos, en los cálculos de los ensayos de granulometría por sedimentación, compresibilidad y potencial de expansión.El valor de la gravedad específica es necesario para calcular la relación de vacíos de un suelo, se utiliza también en el análisis del hidrómetra y es útil para predecir el peso unitario del suelo. Ocasionalmente el valor de la gravedad específica puede utilizarse en la clasificación de los minerales del suelo, algunos minerales de hierro tienen un valor de gravedad específica mayor que los provenientes de sílice.
FORMULA:
II.7. LÍMITES DE CONSISTENCIA:
LIMITE LÍQUIDO:
Generalidades:
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En el presente informe se detallara el procedimiento a seguir para determinar el Limite Liquido de un suelo.
Definición:
El límite líquido es el contenido de humedad, expresado en porciento del peso del suelo seco, existente en un suelo en el límite entre el estado plástico y el estado líquido del mismo. Este límite se define arbitrariamente como el contenido de humedad necesario para quelas dos mitades de una pasta de suelo de 1 cm. de espesor fluyan y se unan en una longitud de12 mm., aproximadamente, en el fondo de la muesca que separa las dos mitades, cuando la capsula que la contiene golpea 25 veces desde una altura de 1 cm., a la velocidad de 2 golpes por segundo.
LIMITE PLASTICO:
Definición:
Es el contenido de humedad, expresado en porciento del peso del suelo seco, existente en un suelo en el límite entre el estado plástico y el estado sami-solido del mismo. Este límite se define arbitrariamente como el más bajo contenido de humedad con el cual el suelo, al ser moldeado en barritas cilíndricas de menor diámetro cada vez, comienza a agrietarse cuando las barritas alcanzan a tener 3 mm de diámetro.
III. DATOS GENERALES DEL ESTUDIO
NOMBRE DEL PROYECTO: Clasificación y estudio de suelo.UBICACIÓN:
REGIÓN: JUNINPROVINCIA. HUANCAYOCIUDAD: HUANCAYOURBANIZACIÓN: San Carlos DIRECCIÓN: Calle Santa Felicita REFERENCIA: Frente de SEDAM
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IV. ENSAYO Y RESULTADOS
IV.1. EXPLORACION Y PERFIL ESTRATIGRÁFICO
IV.1.1. Objetivos
• Conocer los tipos de suelos a través del procedimiento visual manual (ASTM
D2488 – 75 ) y así poder realizar los ensayos correspondiente a cada tipo de
suelo y no hacer los ensayos en cada calicata.
• Obtener muestras de suelo a diferentes profundidades para ensayos de
humedad.
• Obtener 50 kg de muestra representativa del suelo para otros ensayos.
IV.1.2. Normas aplicables• Perfil Estratigráfico ASTM D 2488 (NTP 339.150)
• Muestreo ASTM D 4220 (NTP 339.151)
5.1.3. Materiales
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• Wincha
• Pico
• lampa
• Balde
5.1.4. Procedimiento
a) Previamente seleccionado el lugar de exploración (también se puede
determinar la cantidad de calicatas a excavar según la norma E050 del RNE),
usando un pico se despejó y limpió el área donde se excavara la calicata. Con
las herramientas se prosiguió a excavar la calicata de 1 m2 y de2.50 m de
profundidad.
Se optó por el método de exploración
de pozo a cielo abierto (calicata), ya que es
un método sencillo que no requiere de
equipo especial de exploración y que
además brinda un amplio y representativo perfil del suelo. Para el estudio se
cavó una sola calicata, debido a que el estudio es demostrativo para los
ensayos del curso de mecánica de suelos I.
b) Luego de excavada la calicata se procedió a hacer el registro de excavación,
indicando las características resueltas por inspección organoléptica del suelo
encontrado.
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c) Se tomaron muestras donde se producían cambios visuales en el estrato del
suelo (se considera estrato a partir de 30cm). Se colocaron las muestras en
costales y se cerraron inmediatamente de forma que se minimice la pérdida
de humedad y estos fueron llevados al laboratorio de Mecanica de Suelos en
la UCCI para posteriormente hacer los ensayos.
I.1.1. GENERALIDADES:
PROYECTO: Estudio de los tipos de suelos
LOCALIZACION: Calle Santa Felicita - Urbanización San Carlos
Referencia: Altura del SEDAM - HUANCAYO
FECHA: 12/01/2012
PROFUNDIDAD: 2.50 m
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5.1.5. Conclusiones
Se encontró un suelo estable frente a las cargas estáticas y
dinámicas.
No es necesario mejora el terreno ya que tenemos un suelo granular con alta cohesión debido a que tiene cal (caliche ; la única dificultad es que se encontró boloneri a de 5 hasta de 10)
5.1.6. Recomendaciones
Es un suelo bueno para poder construir debido a que los asentamientos
están dentro de los rangos permisibles.
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IV.2. CONTENIDO DE HUMEDAD:
IV.2.1. OBJETIVOS: Determinar el contenido de agua del suelo en estudio.
IV.2.2. Normas aplicables
• ASTM D 2216-71 (NTP 339.127)
IV.2.3. Materiales
• Muestras de suelo
• Taras de metal
• Horno con temperatura de 110 más/menos 5°C
• Balanza
IV.2.4. PROCEDIMIENTO
1.º.Se seleccionó tres muestras representativas previamente cuarteadas.2.º.Se determinó el peso de la muestra natural (húmeda).3.º.Se llevó la muestra al horno por un tiempo de 24 horas con una
temperatura de 110+-5°C.4.º.Se determinó el peso de la muestra seca al horno.5.º.Se halló el contenido de humedad.
5.2.3. CÁLCULO:
CONTENIDO DE HUMEDAD
NORMA : ASTM D2216-92 - Standard Test Method of Laboratory Determination of Water (Moisture) Content of Soil and Rock.
NORMA : ITINTEC 339,127 - Norma Tecnica Peruana - Año 1998
CALICATA: C-1 MUESTRA: MP PROF: 2.50 m
UBICACION : Calle Santa Felicita - San Carlos
CONTENIDO DE HUMEDAD
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N° de recipiente . 1 2 3
Peso suelo en estado natural (gramos) 500.
0500.
0500.
0
Peso suelo seco (gramos) 482.
4478.
6480.
2
Peso del agua (gramos) 17.6 21.4 19.8
Contenido de humedad (%) 3.65 4.47 4.12
PROMEDIO CONTENIDO DE HUMEDAD (%) 4.1
5.2.4. Conclusiones
El contenido de humedad es de 4.1
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5.3. DETERMINACION DE LA DENSIDAD IN SITU DEL SUELO
5.3.1. Objetivos
• Determinar la densidad in situ del terreno de fundación
• Determinar el contenido de humedad natural del suelo
5.3.2. Normas aplicables
• ASTM D 1556 (NTP 339.143)
5.3.3. Materiales
• Aparato cono de arena (válvula +embudo compuesto)
• Placa base
• Arena calibrada (pasa malla N°20 y retenida en la malla N°30)
• Balanza con capacidad superior a 10 kg y 1000 grs.
• Herramientas y accesorios (martillos, cincel, tamices, brochas y
regla metálica)
5.3.4. Procedimiento
a) Determinación de la densidad aparente de la arena de reemplazo
1. Se colocó el molde sobre una superficie plana, firme y horizontal.
2. Se paso a cavar 12” para extraer la muestra M1 en una bolsa plástica.
3. Luego se coloco el cono de arena y se abrió la llave.
4. Una vez que la arena ha llenado el molde más el cono mayor, retirar con
cuidado el equipo para pesar.
5. Luego se tamizo la muestra con la malla N° ¾ y se peso el retenido.
6. Y se paso a calcular en gabinete.
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5.3.5. CALCULOS Y RESULTADOS
DENSIDAD NATURAL IN SITU
NORMA : ITINTEC 339,127 - Norma Tecnica Peruana - Año 1998
CALICATA: C-1 MUESTRA: MP PROF: 2.50 m
UBICACION : Calle Santa Felicita - San Carlos
DENCIDAD NATURAL D11, Peso del frasco + arena g. 7100
2, Peso del frasco + arena que queda g. 1265
3, Peso de la arena empleada (1) - (2) g. 5835
4, Peso de arena en el cono g. 1744
5, Peso de arena en excavacion (3) - (4) g. 40916, Densidad de la arena gr/cm3 1.42
7, Volumen del material extraido (5) / (6) cm3 28818, Peso del recip. + suelo + grava g. 49369, Peso del recipiente g. 10
10, Peso del suelo + grava (8) - (9) g. 4926
11, Peso retenido en el tamiz ......... 1625
12, Peso especifico de grava gr /cm3 2.63
13, Volumen de grava (11) / (12) cm3 61814, Peso de finos (10) - (11) g. 3301
15, Volumen de finos (7) - (13) cm3 2263
16, Densidad humeda (14) / (15) gr / cm3 1.459
Contenido de humedad (20) / (22) * 100 % 4.10
Dens. del suelo seco (16)/[1+(23)/100] gr/cm3 1.401
5.3.6. Conclusiones
• L a densidad es un dato muy importante para poder realizar los ensayo
especiales de (corte directo, triaxial); y solo se realiza en suelos
granulares.
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5.3.7. Recomendaciones
• Para el ensayo es necesario contar con arena de granulometría única es
decir que el tamaño de sus partículas esté comprendida entre los tamices
N°20 y 30 (retenido en el tamiz N°30), por lo que se recomienda usar
arena de Ottawa normalizada y calibrada pues presenta un único tamaño
de granos y de morfismo redondeado.
• Para la ejecución del ensayo se debe tener muy presente que el suelo en
donde se cavara el hoyo debe ser suelo completamente natural, es decir
que no haya sido afectado por alguna carga externa ya que esta
produciría alteración en los resultados.
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5.4. DETERMINACIÓN DE LOS LÍMITES DE ATTERBERG
5.4.1. Objetivos
• Determinar el limite liquido del suelo
• Determinar el limite plástico del suelo
• Determinar el índice plástico del suelo
5.4.2. Normas aplicables
• ASTM D 4318 (NTP 339.129)
5.4.3. Materiales: Tara Espátula Peseta
5.4.4. PROCEDIMIENTO:
PASO N°1
El primer paso que se tuvo que realizar fue tomar una muestra y
tamizarla por el Tamiz N° 40 aproximadamente unos 300gr como mínimo.
PASO N°2Saturar la muestra agregándole agua potable.
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CONCLUSIÓN:
Debido a que el suelo no es consistente, por presentar abundante grava y limo, llegamos a la conclusión de que no presenta limite líquido, ni limite plástico.El suelo se mantiene estable debido a que tiene cohesión alta por la presencia de cal.
5.5. ANALISIS GRANULOMETRICO:
5.1. Objetivos
• Trazar la curva granulométrica
• Clasificar el suelo por el método SUCS y AASHTO
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5.2. Normas aplicables
• ASTM D 422 (NTP 339.128)
5.3. Materiales:
o Tamices (3¨2¨ 11/2¨ 1¨ 3/4¨ 1/2¨ 3/8¨ 4¨, 8¨, 16¨, 18¨, 20¨, 30¨, 40¨,50¨, 60¨,
80¨,100¨, 140¨, 200¨)
o Tara
o Bandeja
o Balanza
o Vibrador
5.4. Procedimiento:
1. La muestra extraída previamente cuarteada se pesa y se lleva al horno con temperatura 110 +-5°C durante 24 horas.
2. Luego se volvió a pesar y se lava la muestra con el tamiz N° 200.3. Se vuelve a introducir al horno por 24 horas temperatura 110 +-
5°C.
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4. Ya con esta muestra seca se pasa a tamizar con las mallas mencionadas y se pasa a pesar en cada malla retenida.
5.4.1. Cálculos.
PESO INICIAL SECO + TARA 1562TARA 410.5PESO SECO 1151PESO LAVADO Y SECO 997.5
TAMIZ ABERTURA PESO RET. PORCENTAJE % RET. % ACUM.(N°) (mm) gr RETENIDO ACUMULADO QUE PASA
3" 75.000 0.0 0.0 0.0 100.02 1/2" 62.000 0.0 0.0 0.0 100.02" 50.000 0.0 0.0 0.0 100.011/2" 37.500 75.4 6.5 6.5 93.51" 25.000 96.1 8.3 14.9 85.13/4" 19.000 98.4 8.5 23.4 76.61/2" 12.500 80.1 7.0 30.4 69.63/8" 9.500 53.0 4.6 35.0 65.0N°4 4.750 121.5 10.6 45.6 54.4N°10 2.000 132.3 11.5 57.0 43.0N°20 0.850 113.9 9.9 66.9 33.1N°40 0.425 106.4 9.2 76.2 23.8N°60 0.250 84.8 7.4 83.5 16.5N°140 0.106 33.4 2.9 86.5 13.5N°200 0.075 2.2 0.2 86.6 13.4FONDO 153.8 13.4 100.0 0.0
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5.5. Resultados
ClasificaciónGRAVA 45.6 %
ARENA 41.1 %
FINOS 13.4 %
TOTAL 100 %
CONTENIDO DE HUMEDAD (%) 4.1
LIMITES DE CONSISTENCIALimite Liquido (%) N.P.Limite Plastico (%) N.P.
RESULTADOS DE GRANULOMETRIA POR TAMIZADO
Grava (Nº4 < ɸ < 3") % 45.6Arena (Nº 200 < ɸ < Nº4) % 41.1
Finos ( ɸ < Nº 200) (%) 13.4
3" 2 1/2" 2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 1/4" N°4 N°10 N°20 N°40 N°60N°14
0 N°200 FONDO
75.0 62.0 50.0 37.5 25.0 19.0 12.5 9.5 6.3 4.8 2.0 0.9 0.4 0.3 0.1 0.1 -
100 100 100 93.5 85.1 76.6 69.6 65.0 57.9 54.4 43.0 33.1 23.8 16.5 13.5 13.4 0
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0.0 0.1 1.0 10.0 100.00
20
40
60
80
100
CURVA GRANULOMETRICA
Abertura en (mm)
% A
cum
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asa
ClasificaciónAASHTO SUCS
A-2-4 (0) GM GRAVA LIMOSA CON ARENA
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5.6. Conclusiones
Con la granulometría se pudo conocer el tipo de suelos que existe del nivel de terreno natural a 2.50 metro abajo y esto dio como resultado que es un suelo GM GRAVA LIMOSA CON ARENA para SUCS y para AASTHO A-2-A (0).
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V PLANOS