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UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDS DE APURIMAC ESCUELA PROFESIONAL INGINIERIA CIVIL e

INDICE DENSIDAD RELATIVA .................................................................................................................... 2 I.

INTRODUCCION: ............................................................................................................... 2

II.

GLOSARIO.......................................................................................................................... 2

III.

JUSTIFICACION .............................................................................................................. 3

IV.

OBJETIVOS GENERALES: ............................................................................................... 3

V.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS: .................................................................................................. 3

VI.

MARCO TEORICO: ......................................................................................................... 4

VII.

EVOLUCION EN EL TIEMPO ........................................................................................... 6

VIII.

MATERIALES .................................................................................................................. 7

IX.

EQUIPOS:....................................................................................................................... 7

X.

NORMAS: .......................................................................................................................... 7

XI.

FORMULAS Y CALCULOS TIPICOS : ............................................................................... 7

XII.

PROCEDIMIENTO: ......................................................................................................... 9

XIII.

PROCESAMIENTO DE DATOS ...................................................................................... 11

XIV.

RESULTADO: ................................................................................................................ 12

XV.

CONCLUSIONES: .......................................................................................................... 12

XVI.

BIBLIOGRAFIA: ............................................................................................................ 13

XVII.

ANEXOS ....................................................................................................................... 13

pág. 1

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DENSIDAD RELATIVA I.

INTRODUCCION: La densidad relativa es una propiedad índice de estado de los suelos que se emplea normalmente en gravas y arenas, es decir, en suelos que contienen reducida cantidad de partículas menores que 0.074 mm. (malla # 200). La densidad relativa indica el grado de compactación del material y se emplea tanto en suelos naturales como en rellenos compactados. Según la norma chilena, el porcentaje de finos no debe sobrepasar un 12% para que la densidad relativa sea aplicable. Para mayores contenidos de finos se utiliza por tanto el ensayo de compactación. La razón de esta limitación reside en la ineficacia del procedimiento de vibrado utilizado en la determinación de la densidad máxima. En casos límites, se recomienda realizar, tanto el ensayo de densidad relativa como el de compactación, cuando el porcentaje de finos se encuentra entre 10 y 12%, conservando los resultados del mejor de ellos. Hay que hacer notar que el ensayo de densidad relativa puede ser válido en suelos que superan el contenido de finos indicado cuando éstos no poseen plasticidad alguna, como es el caso de algunos materiales de relaves (residuos de la lixiviación de minerales, por ejemplo, de cobre) y finos tales como el polvo de roca.

II.

GLOSARIO  Compactación: Aumento de la densidad del material que compone un terreno.  Granular: Aumento de la densidad del material que compone un terreno.  Grava: Conjunto de piedras pequeñas que proceden de la fragmentación y disgregación de rocas.

 Terraplén: Montón de tierra con que se rellena un hueco o que se levanta con un fin determinado.

 Proctor: A través de él es posible determinar la densidad seca máxima de un terreno en relación con su grado de humedad, a una energía de compactación determinada

 Estándar: Que es lo más habitual o corriente, o que reúne las características comunes a la mayoría

 Densímetro: Instrumento graduado para medir la densidad de un líquido, que está basado en el principio de Arquímedes.

 Convencional: Que reúne las características de lo que es habitual o tradicional. pág. 2

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III.

JUSTIFICACION Densidad relativa es una manera de indicar el grado de compactación de un suelo y se puede emplear tanto para suelos granulares lo cual debe estar en términos de densidad relativa y esto nos puede hallar a hacer obras ingenieriles como:  Rellenos compactados  Presas de tierra (durante la construcción  Estructuras e pavimentos (sub rasante, sub base, base)  Pista de aterrizaje (aeropuertos)  Terraplén para vías férreas  Cimentaciones de canales  Fondos de piscina, veredas, losa deportiva, estructura para pisos, almacenes, silos, parques de estacionamiento, etc

IV.

OBJETIVOS GENERALES:  Hallar la máxima densidad y el óptimo contenido de humedad de un suelo.  Preparación de la arena para el cono de densidad.

V.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:  Hallar el Contenido de Humedad Óptima del suelo para energía estándar y modificada.  Hallar la Densidad Seca del suelo para energía estándar y modificada.  Calcular la densidad suelta seca de la arena del cono de densidad.  Determinación de densidad relativa y ángulo de friccion.

pág. 3

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VI.

MARCO TEORICO:

COMPACTACIÓN DE LOS SUELOS La compactación es el procedimiento de aplicar energía al suelo suelto para eliminar espacios vacíos, aumentando así su densidad y en consecuencia, su capacidad de soporte y estabilidad entre otras propiedades. Su objetivo es el mejoramiento de las propiedades de ingeniería del suelo.

PRÓCTOR ESTÁNDAR La prueba consiste en compactar el suelo a emplear en tres capas dentro de un molde de forma y dimensiones normalizadas, por medio de 25 golpes en cada una de ellas (56 para el Método C) con un pisón de 2,5 [kg] de peso, que se deja caer libremente desde una altura de 30,5 [cm].

Con este procedimiento Proctor observó que para un suelo dado, a contenido de humedad creciente incorporado a la masa del mismo, se obtenían densidades secas sucesivamente más altas (mejor grado de compactación). Asimismo, notó que esa tendencia no se mantenía indefinidamente si no que, al superar un cierto valor la humedad agregada, las densidades secas disminuían, con lo cual las condiciones empeoraban. Es decir, puso en evidencia que, para un suelo dado y a determinada energía de compactación, existe un valor de “Humedad Óptima” con la cual puede alcanzarse la “Máxima Densidad Seca”. pág. 4

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PRÓCTOR MODIFICADO La prueba consiste en compactar el suelo a emplear en cinco capas dentro de un molde de forma y dimensiones normalizadas, por medio de 25 golpes en cada una de ellas (56 para el Método C) con un pisón de 4,5 [kg] de peso, que se deja caer libremente desde una altura de 45,7 [cm]. Todo método de compactación, sea por impacto, como es el caso del Ensayo Proctor, o bien por amasado, vibración o compresión estática o dinámica, produce estabilización del suelo al transferirle energía al mismo. Ciertamente, no existe equipo de compactación aplicable al terreno que sea contraparte o comparable al ensayo de impacto en el Laboratorio (a diferencia de lo que ocurre en el caso de ensayos de amasado, vibración o compresión de laboratorio que encuentran su contraparte en los rodillos pata de cabra, vibrocompactadores, de rueda lisa, etc.). No obstante ello, es tanta la experiencia que se ha acumulado sobre la prueba patrón Proctor, así como la gran cantidad de información que da indicio de su eficacia, que desde el comienzo de su implementación hasta el presente es un método aceptado y referenciado en un sinnúmero de pliegos de obras.

MÉTODO DEL CONO DE ARENA

pág. 5

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El método del cono de arena fue utilizado primeramente por el cuerpo de ingenieros de U.S.A. y acogido por las normas A.S.T.M. y A.A.S.T.H.O., y adoptada por la Norma Chilena 1516 of. 79. Un

suelo

natural

o

compactado

requiere

la

determinación de la densidad in situ. En la mayoría de los proyectos, esta verificación se logra con el cono de arena o por el densímetro nuclear.

Este método (cono de arena) a utilizar establece un procedimiento para determinar en terreno la densidad de suelos cuyo tamaño máximo absoluto de partículas sea menor o igual a 50 mm (2”) se utilizara el cono convencional, y menor o igual a 150 mm (6”) en el otro. Se utilizara el macrocono.

El cono convencional utilizado en este ensayo es un aparato medidor de volumen, provisto de una válvula cilíndrica de 12,5 mm. de abertura, que controla el llenado de un cono de 6” de diámetro y 60º de ángulo basal. Un extremo termin a en forma de embudo y su otro extremo se ajusta a la boca de un recipiente de aproximadamente 5 lts. de capacidad. La válvula debe tener topes que permitan fijarla en su posición completamente cerrada o completamente abierta.

El aparato debe llevar una placa base para facilitar la ubicación del cono de densidad, permite reducir pérdidas al transferir el suelo desde la perforación al envase y proporciona una base más sólida en suelos blandos. Esta placa debe considerarse como parte constituyente del cono de densidad durante el ensaye. El cono de arena convencional puede usarse con perforaciones de ensayo de aproximadamente 3 litros. VII.

EVOLUCION EN EL TIEMPO pág. 6

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Existen tres métodos comunes para comprobar el grado de compactación de los suelos en el sitio de trabajo. 1. Método del cono de arena. 2. Método del balón de caucho. 3. Método nuclear. VIII.

MATERIALES

1. calicatas 2. muestra obtenida de las calicatas donde se efectuara la densidad natural.

IX.

EQUIPOS: 1. Cono de arena 2. Arena estándar (que pasa el tamiz No. 20 y es retenida en el tamiz No.30). 3. Balanza de precisión, aproximación de 0.1 g. 4. Balanza de precisión, aproximación de 0.01 g. 5. Herramientas para excavar agujeros pequeños en el suelo compactado martillo y cincel metálico, cuchara y espátula, nivel de burbuja. 6. Brocha. 7. horno de secado. 8. tamiz No 4. 9. probeta. 10. proctor modificado 11. recipientes.

X.

NORMAS:  Ensayo de compactación Proctor estandar (ASTM D1557).  Ensayo de compactación Proctor modificado (ASTM D1557).  Densidad Relativa (ASTM D 2049-69).  Método del cono de arena (ASTM D 1556).

XI.

FORMULAS Y CALCULOS TIPICOS : pág. 7

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 La densidad mínima de la muestra se halla con la siguiente fórmula: 𝝆 𝒎𝒊𝒏𝒊𝒎𝒂 =

𝑊𝑚𝑜𝑙𝑑𝑒+𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 − 𝑊𝑚𝑜𝑙𝑑𝑒 𝑉𝑚𝑜𝑙𝑑𝑒

 La densidad máxima de la muestra se halla con la siguiente fórmula: 𝝆 𝒎𝒂𝒙𝒊𝒎𝒂 =

𝑊𝑚𝑜𝑙𝑑𝑒+𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 − 𝑊𝑚𝑜𝑙𝑑𝑒 𝑉𝑚𝑜𝑙𝑑𝑒

 El contenido de humedad de la muestra se obtiene de: 𝑊𝑎𝑔𝑢𝑎 𝝎% = ∗ 100% 𝑊𝑠𝑒𝑐𝑜

𝝎% =

𝑊𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 ℎú𝑚𝑒𝑑𝑎+𝑡𝑎𝑟𝑎 − 𝑊𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑎+𝑡𝑎𝑟𝑎 ∗ 100% 𝑊𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑎+𝑡𝑎𝑟𝑎 − 𝑊𝑡𝑎𝑟𝑎

 Densidad seca: 𝝆 𝒔𝒆𝒄𝒐 =

𝜌 𝑠𝑒𝑐𝑜 1+𝜔

 Densidad relativa 𝐷𝑟 =

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𝐷𝑚á𝑥(𝐷𝑛𝑐 − 𝐷𝑚í𝑛) 𝑥100 𝐷𝑛𝑐(𝐷𝑚á𝑥 − 𝐷𝑚í𝑛)

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XII.

PROCEDIMIENTO:

PROCEDIMIENTO EN LABORATORIO: Compactación: PASO 1: 1.

Se pesa el molde sin el collarín.

2.

Se determina el volumen del molde.

3.

Se toma muestra de suelo por recipiente para cada uno de los cinco ensayos, se utiliza el material que pase el tamiz N° 4.

4.

Se agrega el agua necesaria para cada muestra (variando el porcentaje de humedad de manera progresiva), y luego se homogeniza.

5.

Se compacta la muestra en 3 capas (estándar) con 56 golpes.

6.

Al terminar de compactar se quita el collarín, se enraza, se retira todo material que se encuentre fuera del molde y se pesa (se obtiene el peso húmedo compactado).

7.

Extraer tres muestras del suelo húmedo compactado, colocarlos en las taras y pesarlas.

8.

Llevarlos al horno a 110 ± 5 °C y dejar secar por 24 hrs y pesar (se obtiene el C.H.).

PASO 2: 1. Se tamiza material con los tamices N°10 y N°20, se separa la arena retenida entre estos. 2. Se procede al lavado de la arena retenido hasta que el agua de lavado quede clara. 3. Se lleva al horno a 110 ± 5 °C y dejar secar por 48 horas. 4. Se ensaya la densidad de la arena en probetas y en el cono de densidad. 5. Medir las dimensiones del molde a usar: 6. Pesamos el molde:

pág. 9

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7. Llenamos el molde con la muestra del suelo con la finalidad de obtener la Densidad mínima:

8. Barremos con la regla metálica el molde, para q todo este uniformemente espaciado:

9. Pesamos nuevamente el molde pero esta vez con la muestra del suelo:

pág. 10

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10.

Llenamos el molde nuevamente con la muestra del suelo

con la finalidad de obtener la Densidad máxima:

11. Usamos el Apizonador para que la muestra en el molde este bien compactada y así logremos hallar la Densidad máxima

12. Pesamos nuevamente el molde con la muestra del suelo:

XIII.

PROCESAMIENTO DE DATOS H D V pág. 11

11.6 10.1 929.37 cc

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Wvc Dnc

3309gr 1.7

Hallando la Densidad Mínima Gpo. 1 Wmín + Vc Wmín Dmín

4653 1344 1.446

Gpo. 2 4642 1333 1.434

Gpo. 3 4643 1334 1.435

Hallando la Densidad Máxima Gpo. 1 Wmáx + Vc Wmáx Dmáx XIV.

4968 1659 1.785

Gpo. 2 4933 1624 1.747

Gpo. 3 4933 1624 1.747

RESULTADO: 𝐷𝑟 =

𝐷𝑚á𝑥(𝐷𝑛𝑐 − 𝐷𝑚í𝑛) 𝑥100 𝐷𝑛𝑐(𝐷𝑚á𝑥 − 𝐷𝑚í𝑛)

Dmáx: Usé del grupo 1 1.785 Dnc: 1.7 Dmín: Usé el promedio del grupo 2 y 3  1.4345 𝐷𝑟 =

1.785(1.7 − 1.4345) 𝑥100 1.7(1.785 − 1.4345) 𝐷𝑟 = 0.7954𝑥100 𝐷𝑟 = 80%

Según la tabla la muestra del suelo presenta una compacidad Densa XV.

CONCLUSIONES:

 Finalmente logramos determinar la densidad máxima y mínima de un suelo  Logramos determinar la densidad relativa de la muestra de suelo seca; sea esta suelta, media, densa, muy densa, etc pág. 12

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XVI.

BIBLIOGRAFIA:

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ARANGO VELEZ, Antonio. “Manual de Laboratorio de Mecánica de Suelos”. Primera edición. Medellín – Colombia, 1989.

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DAS, Braja M. “Soil Mechanics Laboratory Manual”. Tercera edición. Southern Illinois University, N.Y., 1989.

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BOWLES, Joseph. “Manual de Laboratorio de Suelos en Ingeniería Civil”. Editorial McGraw-Hill Latinoamericana S.A. Bogotá – Colombia, 1980.

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CASSAN, Maurice. “Los ensayos in situ en la Mecánica de Suelos”. Editorial Técnicos Asociados. Barcelona – España, 1982

-

CRESPO VILLALAZ, Carlos. “Mecánica de Suelos y Cimentaciones”. Tercera edición. México, 1985.

-

MERRIT S., Frederrick. “Enciclopedia de la Construcción Arquitectura e Ingeniería”. Editorial OCÉANO/Centrum. Barcelona – España 1990.

XVII. ANEXOS

pág. 13

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