Universidad Privada de TacnaFacultad de Ingeniería

Escuela Profesional de Ingeniería Civil

TRABAJO ENCARGADO

CURSO : Mecánica de Suelos

DOCENTE : Ing. Cesar Urteaga

ALUMNOS : TENORIO VARGAS, Yvania

ALVARADO CHACOLLI, Juan

ESCOBAR BALDÁRRAGO, Brandy

COLORADO ROSA, Jhon

MONTOYA MALDONADO, Luciana

OBREGON MARTINEZ, Victor

CORNEJO CALLAHUI, Cristian

GONZALES MAQUERA, Edwin

GRUPO : “A”FECHA ENTREGA : Martes 03 de Febrero del 2016

TACNA – PERU

2016

1

Contenido

1. CALICATA................................................................................................................................................................ 3

1.1. MARCO TEÓRICO........................................................................................................................................3

1.2. PROCEDIMIENTO.......................................................................................................................................3

1.3. UBICACIÓN....................................................................................................................................................4

1.4. PANEL FOTOGRÁFICO..............................................................................................................................5

1.5. CONCLUSIONES...........................................................................................................................................5

2. ENSAYO DE CONTENIDO DE HUMEDAD...................................................................................................6

2.1. MARCO TEÓRICO........................................................................................................................................6

2.2. MATERIALES................................................................................................................................................6

2.3. PROCEDIMIENTO.......................................................................................................................................6

2.4. CONCLUSIONES...........................................................................................................................................7

2.5. RECOMENDACIONES................................................................................................................................7

2.6. PANEL FOTOGRÁFICO..............................................................................................................................7

3. ENSAYO DE ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO..............................................................................................8

3.1. MARCO TEÓRICO........................................................................................................................................8

3.2. MATERIALES................................................................................................................................................8

3.3. PROCEDIMIENTO.......................................................................................................................................8

3.4. CONCLUSIONES........................................................................................................................................10

3.5. PANEL FOTOGRÁFICO...........................................................................................................................10

4. ENSAYO DE PLASTICIDAD............................................................................................................................11

4.1. MARCO TEÓRICO.....................................................................................................................................11

4.2. MATERIALES.............................................................................................................................................11

4.3. PROCEDIMIENTO....................................................................................................................................11

4.4. CONCLUSIONES........................................................................................................................................12

4.5. PANEL FOTOGRÁFICO...........................................................................................................................12

5. ENSAYO DE PROCTOR MODIFICADO.......................................................................................................13

5.1. MARCO TEÓRICO.....................................................................................................................................13

5.2. MATERIALES.............................................................................................................................................13

5.3. PROCEDIMIENTO....................................................................................................................................14

5.4. CÁLCULOS...................................................................................................................................................14

5.5. CONCLUSIONES........................................................................................................................................15

5.6. PANEL FOTOGRÁFICO...........................................................................................................................15

6. ENSAYO DE DENSIDAD DE CAMPO...........................................................................................................16

6.1. MARCO TEÓRICO.....................................................................................................................................16

2

6.2. MATERIALES.............................................................................................................................................16

6.3. PROCEDIMIENTO....................................................................................................................................17

6.4. RECOMENDACIONES.............................................................................................................................17

6.5. PANEL FOTOGRÁFICO...........................................................................................................................18

3

1. CALICATA

1.1. MARCO TEÓRICOLas calicatas son una de las técnicas de prospección más empleada para facilitar el reconocimiento geotécnico, estudios edafológicos o pedológicos de un terreno. 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.

Es necesario registrar la ubicación y elevación de cada pozo, los que no son numerados según la ubicación. Si un pozo programado no se ejecuta, es preferible mantener el número del pozo en otro lugar, para eliminar confusiones. La profundidad está determinada por las exigencias de la investigación pero es dada, generalmente, por el nivel freático.

La sección mínima recomendada es de 0.80m por 1.00m, a fin de permitir una adecuada inspección de las paredes. El material excavado deberá depositarse en la superficie en forma ordenada separado de acuerdo a la profundidad y horizonte correspondiente. Debe desecharse todo el material contaminado con suelos de estratos diferentes. Se dejarán plataformas o escalones de 0.30m a 0.40m al cambio de estrato, reduciéndose la excavación. Esto permite una superficie para efectuar la determinación de la densidad del terreno. Se deberá dejar al menos una de las paredes lo menos remodelada y contaminada posible, de modo que representen fielmente el perfil estratigráfico del pozo. En cada calicata se deberá realizar una descripción visual o registro de estratigrafía comprometida.

Las calicatas permiten:

Una inspección visual del terreno Toma de muestras Realización de algún ensayo de campo.

1.2. PROCEDIMIENTOPara realizar la calicata respectiva nos reunimos un grupo de ocho personas y nos dirigimos al lugar acordado por todos. Con los implementos necesarios que son los zapatos de seguridad para evitar accidentes, chaleco que nos identifica que estamos en actividad, lampa para sacar todo tipo de material, barra para remover el material y facilitar su excavación.

Comenzamos midiendo el terreno que íbamos a excavar midiendo 1.20cmx1.20cmx1.70cm y tomamos unas fotos donde se muestra cuando se estaba realizando, terminada la excavación observamos los lados de la calicata para conocer su perfil y ver qué tipos de horizontes tenía.

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Encontramos una considerable cantidad de material orgánico, luego tomamos una muestra del material del fondo de la calicata para realización de los ensayos.

1.3. UBICACIÓNDirección : Kilometro 40, Pachía

Distrito : Pachía

Provincia : Tacna

Departamento : Tacna

Vista satelital en donde se puede apreciar el lugar en donde se va a realizar la calicata correspondiente, que se encuentra delimitado según como se puede observar en la imagen.

5

1.4. PANEL FOTOGRÁFICO

1.5. CONCLUSIONESEs necesario obtener las muestras para así conocer el estado actual del suelo, obteniendo información para futuros proyectos, en nuestro caso el fin es demostrativo para los ensayos en laboratorio.

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2. ENSAYO DE CONTENIDO DE HUMEDAD

2.1. MARCO TEÓRICOEl contenido de humedad de una masa de suelo, está formado por la suma de sus aguas libre, capilar. La importancia del contenido de agua que presenta un suelo representa junto con la cantidad de aire, una de las características más importantes para explicar el comportamiento de este (especialmente aquellos de textura más fina), como por ejemplo cambios de volumen, cohesión, estabilidad mecánica. El método tradicional de determinación de la humedad del suelo en laboratorio. Es por medio del secado a horno, donde la humedad de un suelo es la relación expresada en porcentaje entre el peso del agua existente en una determinada masa de suelo y el peso de las partículas sólidas.

2.2. MATERIALES Horno Taras y recipientes Tenazas y espátulas. Balanza de aproximación de 1 gr Brocha. Material de muestra

2.3. PROCEDIMIENTOEl material de muestra para realizar el ensayo es del tipo arena limosa con restos orgánicos (raíces)

Recogemos la cuarta parte y lo llevamos a un recipiente para poder evaluarlo

Se pesa los 3 recipientes escogidos para dicho ensayo (tara), y se anotó el peso de la tara.

Se colocó el material de muestra del suelo húmedo en los 3 recipientes (tara) y se tomó nota del peso obtenido

Peso tara + Peso suelo húmedo

Llevamos al horno con una temperatura de 110°C a 115°C las tres taras con el material de muestra y lo dejamos secar por un día.

Ya pasado un día se procedió a retirar las 3 taras con el material de muestra seca, verificamos el nuevo peso del material seco y procedemos a hacer los cálculos respectivos.

Datos obtenidos en el Laboratorio

Tara N° T-1 T-2 T-3

Peso del recipiente (Tara) 27.0 gr 26.6 gr 26.6 gr

Peso del recipiente (Tara) + Peso del material de muestra Húmedo

127.2 gr 126.8 gr

116.1 gr

Peso del recipiente (Tara) + Peso del material de muestra Seco

 113.4 gr 112.7 gr

108.2 gr

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Cálculos

Tara N° T-1 T-2 T-3Peso del recipiente (Tara) 27.0 gr 26.6 gr 26.6 grPeso del recipiente (Tara)+ Peso del Suelo Húmedo 127.2 gr 126.8 gr 116.1 grPeso del recipiente (Tara)+ Peso del Suelo Seco  113.4 gr 112.7 gr 108.2 grPeso del agua contenida 13.8 gr 14.1 gr 7.9 grPeso del material de muestra seca 86.4 gr 86.1 gr 89.5 grContenido de humedad 15.97 16.38 8.83

2.4. CONCLUSIONES El ensayo de humedad nos hace ver el contenido líquido en el terreno para

lograr las especificaciones de compactación requeridas. Se llegaron a cumplir los objetivos en el ensayo de humedad.

2.5. RECOMENDACIONES Se recomienda impermeabilidad del material de muestra para que en el

camino hacia el laboratorio no pierda su contenido de humedad. Es recomendable realizar 3 ensayos como mínimo por cada estrato para

realizar el ensayo de humedad ya que al ser este método empleado realizado en mecánica tiende a tener la posibilidad de error por factor humano (mala maniobra).

2.6. PANEL FOTOGRÁFICO

3.

ENSAYO DE ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO

3.1. MARCO TEÓRICOEl análisis granulométrico al cuál se somete un suelo es de mucha ayuda para la construcción de proyectos, tanto estructuras como carreteras porque con este se puede conocer la permeabilidad y la cohesión del suelo.

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Los Análisis Granulométricos se realizaran mediante ensayos en el laboratorio con tamices de diferente enumeración, dependiendo de la separación de los cuadros de la maya. Los granos que pasen o se queden en el tamiz tienen sus características ya determinadas. Para el ensayo o el análisis de granos gruesos será muy recomendado el método del Tamiz; pero cuando se trata de granos finos este no es muy preciso, porque se le es más difícil a la muestra pasar por una malla tan fina; debido a esto el Análisis granulométrico de Granos finos será bueno utilizar otro método.

El tamaño de los granos de un suelo se refiere a los diámetros de las partículas que lo forman, cuando es indivisible bajo la acción de una fuerza moderada. Las partículas mayores son las que se pueden mover con las manos, mientras que las más finas por ser tan pequeñas no pueden ser observadas con un microscopio. De igual forma constituye uno de los fundamentos teóricos en los que se basan los diferentes sistemas de clasificación de los suelos, como AASHTO y el S.U.C.S.

3.2. MATERIALES Horno de secado. Balanza de aproximación de 1 gramos Balanza de aproximación de 0,1 gramos Taras y recipientes (resistentes a altas temperaturas y corrosión). Tamices de malla cuadradas (2”,1”,3/8”, N°04, N°10, N°40, N°200). Tenazas y espátulas. Brocha. Muestra representativa.

3.3. PROCEDIMIENTOContinuando con el ensayo de granulometría por tamizado, escogemos la muestra que utilizaremos en todo el proceso. Para eso será necesario cuartear la muestra, utilizaremos 2/4 de la muestra y el resto lo eliminaremos. Utilizando brocha y espátula se procedió a recoger las partes eliminadas tratando de no contaminar las muestras restantes con los residuos de estas.

Colocar la muestra en una tara y pesarla en la balanza. Se tomó nota del peso del recipiente (0.323kg) y luego recipiente + muestra (3632kg) registrado en la balanza digital.

Se procede con el tamizado de la muestra. Consiste en colocar los tamices en orden decreciente empezando por la malla 2’’ terminando en el tamiz N° 200 y con un recipiente al final para obtener el pasante del tamiz N° 200. El tamizado durará un periodo de 10 minutos.

Luego de haber tamizado procedemos a pesar la cantidad retenida en cada malla y anotar los pesos. Ayudándonos de la brocha para quitar todo el material del tamiz.

Datos obtenidos en el Laboratorio

Peso del material de muestra: 3309gr

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Cálculos

N° TAMIZ

DIAMETRO O

ABERTURA (mm)

MASA RETENIDO

(gr)

(%) RETENIDO PARCIAL

(%) RETENIDO ACUMULADO

(%) QUE PASA

2” 50.80 0 0.00 0.00 100.001” 25.40 469 14.17 14.17 85.83¾’’ 19.05 280 8.46 22.64 77.36

3/8” 9.525 434 13.12 35.75 64.25N°04 4.76 349 10.55 46.30 53.70N°10 2.00 339 10.24 56.54 43.46

N°100 0.149 968 29.25 85.80 14.20N°200 0.074 399 12.06 97.85 2.15

FONDO   71 2.15 100.00 0.00MASA RETENIDA TOTAL 3309.00 100.00    

DIAGRAMA DE CURVA GRANULOMÉTRICA

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DATOS OBTENIDOS EN LABORATORIODESCRIPCCION DATOS

MALLAS PESO RETENIDO ESPECIFICO (gr)

2” 01” 469¾’’ 280

3/8” 434N°04 349N°10 339

N°100 968N°200 399

FONDO 71

1.00

10.0

0

100.

00

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1002" 1" 3/4" 3/8" N4 10

CURVA GRANULOMETRICA

CURVA GRANULOMETRICA

TAMAÑO DEL GRANO EN mm(escala logaritmica)

% Q

UE

PASA

EN

PES

OMALLAS U.S. STANDARD

D10 0.14 Cc 0.13D30 1.38 Cu 55.07D60 7.71

3.4. CONCLUSIONES Se obtuvieron resultados que determinan la cantidad e porcentajes de los

diversos tamaños que constituyen el suelo. Finalmente se obtuvo la gráfica de la curva granulométrica

3.5. PANEL FOTOGRÁFICO

4.

ENSAYO DE PLASTICIDAD

11

4.1. MARCO TEÓRICOLa propiedad del suelo de ser moldeado se llama plasticidad. Según el contenido de humedad, adopta una consistencia determinada

Los límites líquido y plástico se utilizan para clasificar e identificar los suelos.

El límite de contracción se aplica en varias áreas geográficas donde el suelo sufre grandes cambios de volumen entre el estado seco y el estado húmedo.

El límite líquido se puede utilizarse para estimar asentamientos en problemas de consolidación

Límite líquido: Es el contenido de humedad por debajo del cual el suelo se comporta como un material plástico. A este nivel de contenido de humedad el suelo está en el vértice de cambiar su comportamiento al de un fluido viscoso. Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI comportamiento al de un fluido viscoso. Límite plástico: Es el contenido de humedad por debajo del cual se puede considerar el suelo como material no plástico.

Límite de contracción: Es el contenido de humedad por debajo del cual no se produce reducción adicional de volumen o contracción en el suelo.

4.2. MATERIALES Horno de secado. Balanza de aproximación de 1 gr Balanza de aproximación de 0,1 gr Taras y recipientes (resistentes a altas temperaturas y corrosión). Tenazas y espátulas. Brocha

4.3. PROCEDIMIENTO Preparar la muestra seca, disgregándola con el mortero y pasarlo por la malla

No. 40 para obtener una muestra representativa. Se coloca una pequeña cantidad de masa húmeda en la parte central de la copa

y se nivela la superficie. Compactar con la espátula de forma horizontal dejando la superficie pareja. La ranura debe apreciarse claramente y que separe completamente la masa

del suelo en dos partes. La mayor profundidad del suelo en la copa debe ser igual a la altura de la

cabeza del ranurador ASTM Dar dos golpes por segundo cerrándose con 20 golpes el primero Se agrega más agua y se compacta para que esté parejo con la espátula, con el

ranurador se separa la muestra y se cierra con 7 golpes el segundo. Se vuelve a agregar agua compactando con la espátula, con el ranurador se

separa y se cierra con 5 golpes el tercero. Se trabaja con el material preparado para el límite líquido se toma

aproximadamente 20gr. Luego se amasa el suelo y se deja que pierda humedad hasta una consistencia

a la cuál pueda enrollarse sin que se pegue a las manos esparciéndolo y mezclándolo continuamente sobre la placa de vidrio.

La prueba continúa hasta que el rollito empieza a rajarse y tiende a desmoronarse

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Una vez que se ha producido el límite plástico se debe colocar el rollito en un recipiente de peso conocido y se pesa para determinar el contenido de humedad.

Seguidamente se vuelve a repetir la operación tomando otra porción de suelo. El límite plástico es el promedio de ambas determinaciones

4.4. CONCLUSIONES Se concluye, que mientras más seca sea la muestra no se podrá realizar el

ensayo, porque al momento de hacer la ranura se cuartea. Y mientras más

fluido, adquiría la característica plástica.

4.5. PANEL FOTOGRÁFICO

5.

ENSAYO DE PROCTOR MODIFICADO

5.1. MARCO TEÓRICO

El ensayo de compactación Proctor es uno de los más importantes procedimientos de

estudio y control de calidad de la compactación de un terreno. A través de él es

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posible determinar la compactación máxima de un terreno en relación con su grado

de humedad, condición que optimiza el inicio de la obra con relación al costo y el

desarrollo estructural e hidráulico.

Existen dos tipos de ensayo Proctor normalizados; el "Ensayo Proctor Normal", y el

"Ensayo Proctor Modificado". La diferencia entre ambos estriba en la distinta energía

utilizada, debido a una mayor masa del pisón y mayor altura de caída en el Proctor

modificado.

Ambos ensayos se deben al ingeniero que les da nombre, Ralph R. Proctor (1933), y

determinan la máxima densidad que es posible alcanzar para suelos o áridos, en unas

determinadas condiciones de humedad, con la condición de que no tengan excesivo

porcentaje de finos, pues la prueba Proctor está limitada a los suelos que pasen

totalmente por la malla No 4, o que tengan un retenido máximo del 10 % en esta

malla, pero que pase (dicho retenido) totalmente por la malla 3/8”. Cuando el

material tenga retenido en la malla 3/8” deberá determinarse la humedad óptima y el

peso volumétrico seco máximo con la prueba de Proctor estándar.

El ensayo consiste en compactar una porción de suelo en

un cilindro con volumen conocido, haciéndose variar la humedad para obtener el

punto de compactación máxima en el cual se obtiene la humedad óptima de

compactación. El ensayo puede ser realizado en tres niveles de energía de

compactación, conforme las especificaciones de la obra: normal, intermedia y

modificada.

5.2. MATERIALES Horno de secado. Balanza de aproximación de 1 gr Balanza de aproximación de 0,1 gr Taras y recipientes (resistentes a altas temperaturas y corrosión). Tenazas y espátulas. Brocha. Muestra representativa. Equipo de Molde de Proctor Estándar

5.3. PROCEDIMIENTO Se pasó una muestra representativa de un terreno por una malla No 4 Se considera trabajar con un molde de menor volumen porque cumple con

una granulometría de finos Se humedeció la muestra resultante del tamizado. Se añadió la primera capa dentro del molde. Se procedió a compactar con el pisón de forma circular desde afuera hacia

dentro con un promedio de 25 golpes por capa. Se repite paso (2) debido a la perdida de humedad que es relativa al tiempo

que estuvo expuesta a temperatura ambiente (antes de añadir las 2 capas restantes se procede a humedecerlas de igual modo).

Una vez compactada las 3 capas se procedió a desajustar los tornillos de seguridad del collarín para su retiro.

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Se tomó nota del peso del molde con la muestra contenida. Se procedió a retirar la muestra del molde con la ayuda del pisón. Se obtiene una pequeña muestra del centro del proctor retirado del molde

para analizar su contenido de humedad. Se toma nota del peso de una tara y se añade la pequeña muestra del proctor y

se deja en el horno para determinar contenido de humedad.

5.4. CÁLCULOSDESCRIPCIÓN Peso molde=4400gr Volumen=892.93 cm3

Prueba N° 1 2 3 4N° de capas 3 3 3 3N° de golpes 25 25 25 25Peso suelo + molde gr 6386 6455 6480 6391Peso suelo húmedo compactado gr 1986 2055 2080 1991Densidad suelo húmedo gr/cm3 2.224 2.301 2.329 2.230Peso suelo húmedo + tara gr 259 156 231 276Peso del suelo seco + tara gr 249.2 148.8 217.6 255.5Tara gr 130 75 99 101Peso del agua gr 9.8 7.2 13.4 20.5Peso del suelo seco gr 119.2 73.8 118.6 154.5Contenido de agua % 8.22 9.76 11.30 13.27Densidad suelo seco gr/cm3 2.055 2.096 2.930 1.969

DENSIDAD MAXIMA - MDS (gr/cm3)HUMEDAD ÓPTIMA - OCH (%)

DIAGRAMA DE CURVA DE PROCOR MODIFICADO

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 140.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

Contenido de humedad (%)

Dens

idad

Sec

a (g

r/cm

3)

5.5. CONCLUSIONES El ensayo de compactación nos permite mejorar las propiedades mecánicas

del suelo.

El Óptimo Contenido de Humedad nos indica la máxima cantidad de agua

suficiente para llegar a una buena compactación del suelo.

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Determinamos que al incrementar demasiada agua al suelo, generaría una

saturación mayor a la deseada, originando así que nuestro suelo se torne

plástico y a su vez incompactable.

Se concluye que se deberán utilizar métodos de compactación adecuados,

para diversos tipos de suelos.

5.6. PANEL FOTOGRÁFICO

6. ENSAYO DE DENSIDAD DE CAMPO

16

6.1. MARCO TEÓRICO

Este método se emplea para la determinación de la densidad de suelos en el lugar (in

situ), utilizando un equipo denominado cono de arena.

Este método de ensayo se aplica a suelos que no contengan una cantidad excesiva de

roca o materiales gruesos con un diámetro mayor a 1 ½ pulg. (38 mm).

Cualquier suelo u otro material, que pueda ser excavado con herramientas de mano,

puede ser ensayado siempre que los vacíos o aberturas de los poros en la masa sean

lo suficientemente pequeños para prevenir que la arena usada en el ensayo penetre

en los vacíos naturales. El suelo u otro material a ensayarse deberá tener la suficiente

cohesión o atracción entre partículas para mantener estables los lados de un pequeño

hoyo o excavación. Este deberá ser lo suficientemente firme y consistente para

soportar las pequeñas presiones ejercidas al excavar el hoyo y colocar el aparato

sobre él, sin que se deforme o se caiga.

Este método es muy difundido para determinar la densidad de suelos compactados

utilizados en la construcción de terraplenes de tierra, rellenos de carreteras y

estructuras de relleno. Es comúnmente utilizado como base de aceptación para suelos

compactados a una densidad específica o a un porcentaje de densidad máxima

determinada por un método de ensayo normado. Este método puede ser usado para

determinar la densidad in-situ de depósitos de suelos naturales, agregados, mezcla de

suelos u otro material similar.

6.2. MATERIALES Molde Próctor Equipo Primordial (compuesto de un frasco, un cono metálico y arena de

Ottawa que pase la malla #20 y se retenga en la #30) Base metálica para el cono Balanza de aproximación de 1 gramo Balanza de aproximación de 0,1 gramos Capsula de Aluminio Brocha Depósito Un cincel y un martillo

6.3. PROCEDIMIENTO

Se deberán obtener los pesos del cono, con la arena a utilizar, y de todos los recipientes.

Se llevó el cono y los materiales al campo. Se ubicó la placa base en el suelo. Se rompió el suelo con el cincel, a través de la placa, para obtener la muestra a

trabajar. Se removió la muestra sin perder material.

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Se abrió la llave del cono para dar paso a la arena que, en cuanto llenó el hueco, dio paso al cerramiento de la llave.

Se levantó el cono del sitio para llevar a tomar su peso de nuevo. Debido al costo de la arena, se recoge del hueco para después tamizar y lavar

para poderla usar de nuevo. Se repite el proceso de pesado al equipo con la arena que quedo en el depósito. La muestra de suelo extraída será pesada, horneada y nuevamente pesada.

6.4. RECOMENDACIONES En el momento del ensayo en terreno se recomienda evitar cualquier tipo de

vibración en el área circundante, ya que esto puede provocar un exceso de arena el agujero, puesto que esta no caería libremente sino inducida

No se recomienda reutilizar la arena del equipo y en caso de hacerlo limpiarla de impurezas y volver a tamizar.

Para optimizar resultados se requiere utilizar un equipo de alta precisión para el estudio de la densidad del suelo, un densímetro nuclear.

6.5. PANEL FOTOGRÁFICO

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