VIII Determinación de la Densidad del Suelo en el Campo (control de compactación decampo) “Método del Cono de Arena”1

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INDICE

INTRODUCCION ................................................................................................................................... 2

OBJETIVOS. .......................................................................................................................................... 3

MATERIALES Y EQUIPO........................................................................................................................ 4

GENERALIDADES.................................................................................................................................. 5

PROCEDIMIENTO DE LABORATORIO ................................................................................................... 6

CÁLCULOS............................................................................................................................................ 7

TABLA DE RESULTADOS OBTENIDOS................................................................................................... 9

CONCLUSIONES ................................................................................................................................. 10

RECOMENDACIONES. ........................................................................................................................ 11

BIBLIOGRAFIA .................................................................................................................................... 12

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INTRODUCCION

El día 30 octubre de 2015 en el Recinto Universitario Pedro Arauz Palacios UNI- RUPAP se efectuó el laboratorio ¨Determinación de la densidad del suelo en el campo (control de compactación de campo) “método del cono de arena”¨ Correspondiente al curso de Mecánica de suelos I.

La determinación del peso volumétrico específico en el campo es de suma importancia puesto que es un factor decisivo para saber si la compactación en el campo se está logrando o no.

El método del cono de arena es una forma indirecta de determinarlo, puesto que es un método extremadamente simple en apariencia, el cual consiste en la determinación de un volumen de una pequeña excavación en el campo, el cual se determinara realizando la excavación y llenándola con arena previamente pesaday tamizada, la cual se procura que sea material que pase a través del tamiz No. 20 y retenga el No. 30, esto se hace por motivos de uniformidad en el material para evitar una mala distribución del material y que se encuentre la menor cantidad de espacios sin rellenar, asegurando así el volumen más exacto en la medida.

Este proceso es de gran importancia puesto que es una forma de asegurar si el trabajo de compactación está cumpliendo con las expectativas de la densidad máxima determinada en laboratorio, además es muy veras puesto que es realizado en campo sobre una muestra inalterada tomada directamente del suelo de trabajo.

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OBJETIVOS.

Determinar la densidad in-situ de una muestra de suelo aplicando EnsayoCono de Arena.

Determinar el peso unitario total, el porcentaje de humedad y el peso unitario seco, para una muestra obtenida en campo por el método del Cono de Arena.

Comparar la compactación obtenida por el ensayo de Cono de Arena con un valor referencial de Proctor.

Tomar decisiones de acuerdo a información obtenida en el laboratorio.

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MATERIALES Y EQUIPO.

Densímetro o cono metálico. Placa base metálica con un círculo hueco. Dos bolsas conteniendo arena calibrada (20±30) seca, una con peso de

2.00 kg y la otra con peso de 4.00kg. Cincel de acero liso de 5/8” de diámetro y una altura de 25 cm de longitud

aproximadamente. Cucharon. Brocha de 4”. Mazo de dos libras y media de peso. Taras para el contenido de humedad. Balanza con precisión de 0.1 gramos y capacidad de 2.0 kg. Balanza con precisión de 1.0 gramo y capacidad de 25 kg. Horno con temperatura constantes de 110±5ªC.

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GENERALIDADES

Método del cono de arena:

Es el método lejos más utilizado. Representa una forma indirecta de obtener el volumen del agujero utilizando para ello, una arena estandarizada compuesta por partículas cuarzosas, sanas, no cementadas, de granulometría redondeada y comprendida entre las mallas Nº 10 ASTM (2,0 mm.) y Nº 35 ASTM (0,5 mm.)

Está compuesto por una válvula cilíndrica de 12,5 mm. de abertura, con un extremo terminado en embudo y el otro ajustado a la boca de un recipiente de aproximadamente 4 lts. De capacidad. El aparato deberá llevar una placa base, con un orificio central de igual diámetro al del embudo (figu

Peso volumétrico específico:

Es la relación entre el peso de un material y el volumen ocupado por el mismo, expresado en kilogramos por metro cubico. Se usa invariablemente para la conversión de peso a volumen; es decir para conocer el consumo de agregados por metro cubico.

Lo cual determina si la compactación es adecuada en el lugar de trabajo.

Balanza:

Por definición, una balanza es un instrumento para pesar cuya capacidad va desde un gramo hasta algunos kilogramos con una precisión comúnmente de una cienmilésima de su capacidad máxima. La precisión y exactitud de muchas balanzas modernas superan de una parte en 10/6 a su capacidad completa. Las más comunes tienen una capacidad que se ubica dentro de un intervalo de 160 a200 g.

El platillo está montado sobre un cilindro metálico hueco rodeado por una bobina que está fija sobre el polo interior de un imán permanente cilíndrico. Una corriente eléctrica en la bobina crea un campo magnético que suspende el cilindro, y cualquier carga que esté sobre el platillo. La corriente se ajusta de manera que el nivel del brazo indicador esté en la posición de radiación nula cuando el platillo está vacío. Al colocar un objeto sobre el platillo ocasiona que se mueva hacia abajo, lo cual incrementa la cantidad de luz que choca en la foto celda del detector de la posición de la radiación nula. La corriente aumentada de la foto celda es amplificada y alimentada a una bobina, creando un campo magnético mayor, el cual hace regresar el platillo a su posición original de radiación nula

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PROCEDIMIENTO DE LABORATORIO

1. Se dio comienzo al laboratorio de mecánica de suelos con la instrucción del docente antes de la realización del procedimiento a llevarse a cabo.

2. Se tomaron todos los equipos y materiales necesarios para llevarlos al lugarde realización de la práctica (puesto que se realiza en campo).

3. En el sitio de trabajo se escogió una superficie del suelo que fuera lo más plana y uniforme posible, para colocar la placa metálica.

4. Se colocó el densímetro sobre la placa y se procedió a llenarlo de arenaproveniente de la bolsa de 2 kilogramos para determinar su volumen hasta la superficie del suelo.

5. Luego se retiró el material para proceder a realizar la excavación, la cual sería de 10 a 15cm de profundidad aproximadamente, para luego rellenar dicha excavación con arena de los 4 kilos de los todavía disponibles para determinar su volumen en base a la arena usada.

6. Del suelo de estudio se tomó una muestra representativa para la determinaciónde su contenido de humedad, se pesó en una tara y se dejó secar en horno durante 24 horas a una temperatura de 110 grados aproximadamente.

7. Se pesó la arena restante de ambas bolsas para determinar los volúmenes de arena que se usaron durante la práctica.

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CÁLCULOS

1 Etapa: Calibracion

Peso de la arena usada calibrada: W (aren. Cal) = W (arena empleada) – W (arena sobrante).

W (aren. Cal) = 2Kg – 1.172Kg= 0.828Kg.

Volumen de calibracion: V.cal = W (aren .Cal )Densidadarena calibrada

=¿

V.cal = 0.828Kg1270Kg /m 3

=¿ 6.519×10-4m3

2 Etapa: Excavacion

Peso de la arena usada excavacion: W (aren. Exc) = W (arena empleada) – W (arena sobrante).

W (aren.Exc) = 5Kg – 1.592Kg = 3.408Kg

Volumen de excavacion: V.exc= W (aren .exc )Densidadarena calibrada

=¿

V.exc= 3.408Kg1270Kg /m 3

=¿2.683×10-3m3

Volumen total: Vt= V.cal – V.exc

Vt= 2.683×10-3m3 - 6.519×10-4m3

Vt= 2.0311×10-3m3

Densidad de la muestra: Dm= W (material extraido)Volumen total

=¿

Dm= 2.691 Kg2.0311×10−3m 3

=¿ 1324.89Kg/m3

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%W= W (t+mh )−W (t+ms)W ( t+ms )−Wt

=¿

%w= 183.8gr−157.6gr157.6gr−31.6gr

=20.79 %

Densidad de la seca: Ds= Dm

(1+% w100

)

Ds= 1324.89Kg /m 3

(1+% 20.79100

)=¿ 1096.85Kg/m3

Grado de compactacion: En el informe anterior utilizaremos la densidad seca maxima que fue de 1560 Kg/m3

Dsmax= 1096.85Kg /m 31560Kg /m 3

×100 %=¿70.31%

TABLA DE DATOS COLECTADOS.

Material sobrante de arena a utilizar

Bolsa de 2 Kg 1.172Kg

Bolsa de 5 Kg 1.592Kg

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Pesos volumétricos

% de humedad 20.79%

Densidade la muestra 1324.89Kg/m

Densidad Seca 1096.85Kg/m

% Compactación 70.31%

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TABLA DE RESULTADOS OBTENIDOS. Material Utilizado Peso

Tara EMS-2 31.6gr

Suelo Excavado 2.691Kg

Wh+Tara 183.8gr

Ws+Tara 157.6grTabla de volúmenes

Volumen 1 6.519x10^-4 m^3

Volumen 2 2.683x10^-3 m^3

Volumen Total 2.0311x10^-3 m^3

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CONCLUSIONES

En base a lo realizado en el laboratorio, resultados obtenidos, se llegó a las siguientes conclusiones:

En este ensayo le falta mucho mas compactacion al suelo ya que solo se alcanzo una compactacion del 70% por lo cual es muy bajo entre el ranto estandar.

Se logró determinar el grado de compactación de una capa en campo, es muy sencilla, no necesita mucho tiempo (con excepción de esperar a que se seque la muestra extraída del agujero), además de que la información que nos proporciona es muy cercana a la realidad.

Se determinó que el grado de compactación que tiene el suelo no está en un rango aceptable (generalmente entre 95 % y 105%).

Es de vital importancia controlar la compactación en un proyecto y de esta forma poder predecir cómo se va a comportar el terreno antes los esfuerzos cortantes o fuerzas de impacto a los que va a estar sometido, así mismo para la estabilización de los taludes de las terrazas etc.

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RECOMENDACIONES.

Los resultados obtenidos son meramente representativos, por factores académicos.

Si en el terreno aún no se ha logrado las especificaciones de compactación, entonces se debe incrementar la energía de compactación y disminuir el contenido de humedad en campo (dependiendo de lo que refleje la curva compactación), además cabe resaltar las condiciones que el terreno presento en el momento del ensayo.

Para el ensaye

Se debe hacer el ensayo con las debidas precauciones y medidas de aproximación correspondientes, debido a que de los resultados depende la compactación en mayor grado o no de un suelo sobre todo en carretera, lo cual influye económicamente en el costo de las obras.

Se debe tener cuidado en la recogido de la muestra de campo y su traslado lo más inmediato posible al laboratorio para evitar propiedades como humedad y otros. Del mismo modo tratar de recoger la arena graduada sin mezcla del suelo, porque la misma servirá para otros ensayos similares.

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BIBLIOGRAFIA

Fundamentos de la Mecánica Suelos – Juárez Badillo

Guía de laboratorio de mecánica de suelos I del laboratorio de materiales y suelos.

http://biblioteca.universia.net/html_bura/ficha/params/title/correlacion-densimetro- nuclear-cono-arena-suelos-finos-baja-plasticidad-cohesivos/id/56729343.html

http://www.slideshare.net/hugogradiz/metodo-cono-de-arena

h

ttp://icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/02_laboratorio/manual_laboratorio/densidad_in_situ.pdf

ftp://ftp.unicauca.edu.co/Facultades/FIC/IngCivil/Especificaciones_Normas_INV-07/Normas/Norma%20INV%20E-161-07.pdf

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