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ASIGNATURA: LAB. MECÁNICA DE SUELOS II NOMBRE(S): Vasquez Velasquez Jhobani GRUPO: Nº 5 N° DE PRÁCTICA: 6 FECHA DE REALIZACIÓN: 16/09/2014 FECHA DE PRESENTACIÓN: 23/09/2014

CIV-222

Determinación de la DENSIDAD IN SITU (METODO CONO DE ARENA) 1. OBJETIVO: Este ensayo tiene por objetivo principal determinar la densidad de compactación de un suelo en estado natural por el método de cono de arena.

2. FUNDAMENTO TEÓRICO: Es el método más utilizado para determinar la densidad de un suelo. Representa una forma indirecta de obtener el volumen del agujero utilizando para ello, una arena estandarizada compuesta por partículas no cementadas. La arena utilizada es material que generalmente pasa el tamiz # 20 y esta se encuentra retenida en el tamiz # 30. El aparato de cono de arena más comúnmente usado, utiliza un recipiente de arena plástico o de vidrio de 3785cm3 (1 galón) con suficiente material para llenar un hueco (y el respectivo cono) no mayor de 3800cm3, dependiendo de cuan cuidadosamente se haya llenado el recipiente antes de ser usado. La excavación debe hacerse tan rápido como sea posible para mantener el contenido de humedad natural del suelo que está guardándose en lata con cierre hermético. Valorar el grado de compactación conferido a un determinado material de terraplenado, base o sub base. Para poder evaluar el grado de compactación al que se ha llegado es imprescindible conocer el resultado del ensayo proctor del tipo de material que se está aplicando, así como el porcentaje de compactación requerido por la partida de obra concreta que se está valorando.

3. MATERIAL Y EQUIPO UTILIZADO: Arena de Ottawa (arena de Uyuni). Balanza electrónica de 1 gramo de precisión. Combo. Bandejas para almacenar la muestra de suelo. Regla Metálica. Periódico Húmedo para evitar que la muestra de suelo pierda de humedad al trasladar al laboratorio. Pala y picota. Cincel. Brochas. Placa Metálica Hueca en el centro.

Clavos o estacas para que la placa no se mueva. Aparato del Cono de Arena. Molde Proctor para determinar el volumen y el peso de la arena de ottawa. Tejo para extraer el suelo. Horno para el secado del suelo

4. PROCEDIMIENTO: 4.1. PROCESO A SEGUIR EN LABORATORIO: 4.1.1.: DETERMINAR LA DENSIDAD DE LA ARENA DE OTTAWA: Medir las dimensiones del molde proctor, tanto la altura como el diámetro o radio. Pesar el molde proctor vacío. Luego llenar de arena el molde proctor con ayuda del equipo de cono de arena en condiciones similares al llenado que se hará en campo, tratando de que la arena entre en sus condiciones más sueltas sin provocar sacudidas muy extremas, ya que estos golpes harían que las partículas de arena se densifiquen. Una vez llenado de arena de Uyuni el molde proctor enrasar con la regla metálica. Pesar el molde proctor lleno de arena. Calcular el volumen del molde. Obtener el peso específico de la arena de Ottawa (Uyuni).

Se debe repetir 3 veces los pasos anteriores y trabajar con el peso específico promedio de la arena. Hallando este dato se convierte en una constante para los demás cálculos ya que la densidad de la arena no cambiara si es que no se cambia la arena o el equipo a utilizar en el campo.

4.1.2.: DETERMINAR EL PESO DE ARENA QUE ENTRA EN EL CONO Y LA PLACA METÁLICA: Se debe pesar con una cierta cantidad de arena de Uyuni el equipo del cono de arena. Colocar sobre una superficie plana la placa y encima el equipo del cono de arena, abrir la llave de paso y dejar que la arena fluya hasta que se detenga y volver a pesar el equipo. Luego la diferencia de ambos pesos será la el peso contenido en el cono y la placa metálica. Repetir 3 veces los pasos anteriores y promediar los resultados si es que estos no varían demasiado. Este dato será considerado también como una constante si es que no se cambia la arena o el equipo a utilizar.

4.1.3.: PESAR EL EQUIPO DEL CONO DE ARENA LLENO PARA SALIR AL CAMPO: Se debe llevar una cierta cantidad de arena pesada al campo ya que se podría haber hecho un hueco en el suelo tan grande que toda la arena del equipo no sería suficiente y para estos casos se utiliza esa arena.

4.2.

PROCESO A SEGUIR EN CAMPO: Limpiar la superficie en donde se realizara este ensayo quitando la vegetación. Cavar el terreno con la ayuda de una pala una cierta profundidad. En el hueco excavado hacer que la superficie de este sea plana para colocar la placa. Luego colocar la placa dentro del hueco sobre la superficie plana. Con la ayuda del martillo y cincel comenzar a cavar un hueco del diámetro de la placa y de una altura aproximada de 12 a 15 cm. Extraer con un tejo o cuchara todo el suelo del cilindro excavado sin perder muestra y colocarlo en una bandeja tapándolo con periódico húmedo para no perder su humedad y llevarlo al laboratorio. Una vez hecho el hueco colocar el equipo del cono de arena sobre la placa. Abrir la llave de paso del equipo y dejar fluir la arena hasta que el hueco y el cono estén llenos. Se debe cerrar la llave de paso para retirar el equipo. Recuperar la máxima cantidad posible de arena del hueco ya que su costo es muy elevado. Luego de haber realizado todo este proceso ir al laboratorio. Pesar el equipo del cono de arena con la arena sobrante. Pesar la bandeja con la muestra de suelo obtenida del hueco. Vaciar en un recipiente el suelo. Pesar también una pequeña muestra del suelo en una tara, secarlo en el horno y obtener su contenido de humedad.

5. CÁLCULOS: CALCULO DEL PESO ESPECÍFICO DE LA ARENA DE OTTAWA: 𝜸𝒂𝒓𝒆𝒏𝒂 =

𝑾𝒂𝒓𝒆𝒏𝒂 𝑽𝒂𝒓𝒆𝒏𝒂

𝛾𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎1 =

1417𝑔𝑟 𝑔𝑟 = 1.502 ⁄𝑐𝑚3 943.3𝑐𝑚3

𝛾𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎2 =

3110𝑔𝑟 𝑔𝑟 = 1.466 ⁄𝑐𝑚3 2122𝑐𝑚3

𝛾𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎3 =

1405𝑔𝑟 𝑔𝑟 = 1.489 ⁄𝑐𝑚3 943.3𝑐𝑚3

𝛾𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑚. =

1.466 + 1.489 𝑔𝑟 = 1.478 ⁄𝑐𝑚3 2

CALCULO DEL PESO DE ARENA EN EL CONO Y LA PLACA: 𝑾𝒂𝒓𝒆𝒏𝒂(𝒄𝒐𝒏𝒐 𝒚 𝒑𝒍𝒂𝒄𝒂) = 𝑾𝒊𝒏𝒊𝒄𝒊𝒂𝒍 − 𝑾𝒔𝒐𝒃𝒓𝒂𝒏𝒕𝒆 𝑊𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎(𝑐𝑜𝑛𝑜 𝑦 𝑝𝑙𝑎𝑐𝑎) = 6169 − 4411 = 1758𝑔𝑟 𝑊𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎(𝑐𝑜𝑛𝑜 𝑦 𝑝𝑙𝑎𝑐𝑎) = 3789 − 2024 = 1765𝑔𝑟 𝑊𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎(𝑐𝑜𝑛𝑜 𝑦 𝑝𝑙𝑎𝑐𝑎) = 3815 − 2072 = 1743𝑔𝑟 𝑊𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎(𝑐𝑜𝑛𝑜 𝑦 𝑝𝑙𝑎𝑐𝑎) =

1758 + 1765 + 1743 = 1755.333𝑔𝑟 3

DETERMINACIÓN DEL PESO ESPECÍFICO DEL SUELO DE CAMPO HÚMEDO: 𝑽𝒉𝒐𝒚𝒐 =

𝑾𝒓𝒆𝒄. 𝒎𝒂𝒔 𝒂𝒓𝒆𝒏𝒂 (𝒊𝒏𝒊𝒄𝒊𝒂𝒍) − 𝑾𝒄𝒐𝒏𝒐 𝒚 𝒑𝒍𝒂𝒄𝒂 − 𝑾𝒓𝒆𝒄. 𝒎𝒂𝒔 𝒂𝒓𝒆𝒏𝒂(𝒇𝒊𝒏𝒂𝒍) 𝜸𝒂𝒓𝒆𝒏𝒂 𝑉ℎ𝑜𝑦𝑜 =

(6849 − 1755.333 − 2054)𝑔𝑟 = 2056.608𝑐𝑚3 1.478𝑔𝑟/𝑐𝑚3 𝛾𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 =

𝛾𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 =

𝑊𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑉ℎ𝑜𝑦𝑜

3448𝑔𝑟 𝑔𝑟 = 1.677 ⁄𝑐𝑚3 2056.608𝑐𝑚3

DETERMINANDO EL CONTENIDO DE HUMEDAD: 𝑤=

𝑊1− 𝑊2 ∗ 100 𝑊2− 𝑊0

530−503

𝑤 = 503−114 ∗ 100 = 6.941 DETERMINACIÓN DEL PESO ESPECÍFICO SECO: 𝜸𝒅 =

γd =

𝜸 𝟏+

𝒘(%) 𝟏𝟎𝟎

1.677

6.941 = 1.568

1+ 100

6. TABULACIÓN DE DATOS: Nº

1

2

3

Wequipo+arena(gr)

6509

6849

6708

Wequipo+arena después utilizar(gr)

844

2054

1549

Wcono+placa(gr)

1758

1765

1743

Vdel molde(cm3)

943.3

2122

943.3

Warena en molde(gr)

1417

3110

1405

Peso específico arena Ottawa(gr/cm3)

1.502

1.466

1.489

Volumen hoyo(cm3)

2056.608

Wmuestra de campo(gr)

3448

Peso específico seco del suelo(gr/cm3)

1.568

Promedio

1755.33

1.478

7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES: Se pudo aprender el manejo del equipo del cono de arena para sacar densidades de compactación de un suelo en campo. Se pudo determinar un peso específico seco de suelo igual a 1.568 gr/cm3 Se recomienda limpiar y sacar la capa orgánica en donde se realizara el ensayo.