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• Jhan Carlos Flores Chaiña

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UNIVERSIDAD PERUANA UNION FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA E.P. INGENIERÍA DE CIVIL

INFORME ENSAYO DE DENSIDAD MAXIMAS Y MINIMAS LAB. MECANICA DE SUELOS ALUMNA QUISPE COILA IDELSA DANALIS DOCENTE ING. YAMPARA TICONA RINA Juliaca, 27 de junio del 2018

Tabla de contenido 1. INTRODUCCION ................................................................................................. 3 2.

OBJETIVOS .......................................................................................................... 4

2.1.

OBETIVOS GENERALES ............................................................................... 4

2.2.

OBJETIVO ESPECIFICO ................................................................................. 4

3.

NORMATIVA ....................................................................................................... 4

4.

MARCO TEORICO .............................................................................................. 5

4.1.

DENSIDAD MAXIMA Y MINIMA ................................................................ 5

4.2.

COMPACIDAD RELATIVA............................................................................ 5

4.3.

DENSIDAD EN SUELOS................................................................................. 5

4.4.

COMPACTACION ........................................................................................... 6

5.

MATERIALES ...................................................................................................... 6

6.

EQUIPOS Y HERRAMIENTAS .......................................................................... 6

7.

PROCEDIMIENTO RECOMENDADO .............................................................. 6

7.1.

DETERMINACION DE LA DENSIDAD NATURAL .................................... 6

7.2.

DETERMINACION DE LA DENSIDAD MINIMA ....................................... 7

7.3.

DETERMINACION DE LA DENSIDAD MAXIMA ...................................... 7

8.

MEMORIA DE CALCULO .................................................................................. 8

9.

CONCLUSIONES ................................................................................................. 8

10.

RECOMENDACIONES .................................................................................... 8

11.

ANEXOS ........................................................................................................... 8

12.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS .............................................................. 9

1. INTRODUCCION El ensayo realizado en el laboratorio de mecánica de suelos tiene como finalidad dar a conocer las densidades del suelo ya sean máximas y mínimas de un suelo seco. Se establece un procedimiento para determinar las densidades secas máximas y mínimas de suelos que pase en su totalidad por el tamiz 4.75 mm (N° 4). Karl Terzaghi expreso el grado de compactación de estos suelos en términos de la densidad relativa (DR%), la cual se encuentra en función de las densidades mínimas y máximas obtenidas en laboratorio. Como se sabe la resistencia de suelos granulares básicamente se debe a la fricción, que este tiene, ya que la cohesión en estos casos es nula. Esta fricción estará en función del tamaño de partículas, grado de compacidad, angulosidad de partículas, etc. Debido a lo indicado se han planteado métodos indirectos, para la determinación de los parámetros de resistencia al corte de suelos granulares y que dependen de otras variables, una de ellas es la determinación de la densidad relativa de los suelos; el cual nos indica que la fricción de un suelo depende de la densidad relativa del mismo. Y esta a su vez depende de la densidad natural; densidad máxima y densidad mínima del suelo, es por eso que en este ensayo realizado en el laboratorio de mecánica de suelos tiene como finalidad dar a conocer las densidades del suelo ya sean máximas y mínimas.

2.

OBJETIVOS 2.1.OBETIVOS GENERALES  

Determinar la densidad natural, densidad máxima y la densidad mínima de un suelo granular. Determinar la densidad relativa del suelo y en base a ello calcular el ángulo de fricción en las correlaciones dadas.

 2.2.OBJETIVO ESPECIFICO 

Analizar e interpretar los resultados obtenidos.

3. NORMATIVA 

ASTM D 1556 (DENSIDAD NATURAL DE SUELOS – CONO DE ARENA) Este método de ensayo se utiliza para determinar la densidad y contenido de agua de los suelos compactados, colocados durante la construcción de muros de contención de tierra, relleno de carretera y de relleno estructural.



ASTM D 4254 (DENSIDAD MINIMA DE SUELOS) La densidad peso unitario de un suelo no cohesivo se puede determinar por diversos métodos en el lugar (campo), o por la medición de las dimensiones físicas y las masas de muestras de suelo de laboratorio, la densidad en su peso unitario de un suelo cohesivo no necesariamente por si sola puede revelar si el suelo esta floja o densa.



ASTM D 2424 (DENSIDAD MAXIMA DE SUELOS) Con el propósito de determinar la densidad máxima de un suelo cohesivo el método se aplica a suelos que estén secos o saturados, con este fin se estableció dicha norma.

4. MARCO TEORICO 4.1.DENSIDAD MAXIMA Y MINIMA Tiene la finalidad de determinar las densidades secas máximas y mínimas de suelos no cohesivos, no sementados, de tamaño máximo nominal hasta 80mm que contenga hasta un 12% en masa de partículas menores que 0.08mm y un IP igual o menor que 5. El método se aplica, ya que, en esta clase de suelos secos o saturados, la compactación por impacto no produce una curva bien definida de relación humedaddensidad. Karl Terzaghi expresó el grado de compactación de estos suelos en términos de la densidad relativa, también denominado índice de densidad (ID), la cual se encuentra en función de las densidades máximas y mínimas obtenidas en laboratorio. 4.2.COMPACIDAD RELATIVA La compacidad relativa es usada en suelos granulares 𝐶𝑟 = (𝑒𝑚𝑎𝑥 − 𝑒)(𝑒𝑚𝑎𝑥 − 𝑒𝑚𝑖𝑛 ) La definición de la compacidad relativa (o densidad relativa), implica comparar la densidad del suelo respecto a su estado más denso y más suelto posible, eso se logra comparando las relaciones de vacío. Si esa misma definición la llevamos a un suelo de grano fino y lo hacemos respecto de lo limites plástico y líquido, recordando que en un suelo saturado la relación de vacíos es igual a la humedad por el peso especifico de las partículas solida (gamma S) y dividido por el peso unitario del agua llamado(gamma w) se llega a: 𝑟 = (𝐿𝐿 − 𝜔 )⁄(𝐿𝐿 − 𝐿𝑃) El índice de líquidos es exactamente lo mismo, pero lo que estas observando es que cerca del LL esta la muestra; (cuando la humedad es igual al limite liquido es igual al 100%). Se puede utilizar cualquiera de las 2 expresiones, ya que, nos da la misma información. El grado de compactación puede medirse de acuerdo a la compacidad relativa, en los suelos formados por partículas gruesas como las gravas y las arenas, es muy importante conocer su estado de compacidad que se define por la “densidad relativa” o “ compacidad relativa”. Se puede calcular la densidad relativa mediante la formula de Terzaghi, determinada en los laboratorios de mecánica de suelos.

4.3.DENSIDAD EN SUELOS

La densidad en suelos está relacionada con otras características de los suelos como, por ejemplo; los suelos arenosos de baja porosidad tienen una mayor densidad (1.2 – 1.8 gr/cm3) que los suelos arcillosos (1.0 – 1.6 gr/cm3) los cuales tienen un mayor volumen de espacios de poros. La materia orgánica tiende a reducir la densidad suelo – masa debido a su propia baja densidad y a la estabilización de la estructura del suelo

4.4.COMPACTACION La compactación es el termino que se utiliza para describir el proceso de densificación de un material mediante medios mecánicos, el incremento de densidad se obtiene al disminuir el contenido de aire en los vacios, en tanto se mantienen el contenido de humedad aproximadamente constante. El grado de compactación de un suelo o de un relleno se mide cuantitativamente mediante la densidad seca. La densidad seca se obtiene mediante un proceso de compactación que depende de la energía utilizada durante la misma, también depende del contenido de humedad.

5. MATERIALES En este ensayo se utilizará un suelo granular en estado alterado, que pasa en su totalidad por el tamiz 4.75mm (N°4) y que no contenga más de un 10% del material que pase por el tamiz 0.075mm (N°200) en una cantidad de 10Kg.

6. EQUIPOS Y HERRAMIENTAS       

Molde metálico de acuerdo con la necesidad del ensayo. Cucharon y/o embudo de plástico, Regla metálica. Martillo de compactación con una base circular de 9.8 cm de diámetro, 4.5 kg. Y una altura de caída de 46 cm. Molde patrón de compactación de 4’’. Balanza con una precisión de 0.1 gr. Herramientas varias (bandejas, vernier, etc).

7. PROCEDIMIENTO RECOMENDADO 7.1.DETERMINACION DE LA DENSIDAD NATURAL

 



La densidad natural puede ser determinado con el método de cono de arena, la cual anteriormente ya se desarrolló en la asignatura En caso de suelos que son muy suelos se puede usar el método del volumen conocido sobre el suelo, a fin de conocer el peso que queda retenido en el molde y a la vez poder calcular la densidad natural En caso se opte por el segundo método esta prueba debe realizarse mínimamente 5 veces y determinar su promedio

7.2.DETERMINACION DE LA DENSIDAD MINIMA  

Consiste en determinar la mínima densidad del suelo dejándolo caer libremente desde cierta altura Primeramente, se debe seleccionar el aparato de llenado y el molde de acuerdo al tamaño máximo nominal de partículas según la siguiente tabla que presentamos a continuación.

TAMAÑO MAXIMO 3” 1½“ ¾“ 3/8 “ N°4  

  



HERRAMIENTA PARA EL LLENADO Pala o cuchara grande Cucharon Cucharon Embudo de 1” Embudo de 1”

CAPACIDAD DEL MOLDE (cm3) 14200 14200 2800 2800 2000

Pesar y calcular el volumen del molde que será usado para realizar la prueba y registrar los cálculos. Colocar el molde sobre una superficie firme, plana y horizontal; seguidamente llenar el embudo con el material protegido la parte inferior del embudo a fin de que el material no salga. Dejar caer el material dentro del molde, a una altura de caída de 2.5 cm. Aproximadamente, procurar que el flujo de salida del material sea constante. El material, además se debe distribuir de manera uniforme dejando caer en forma de espiral mientras se realiza la prueba. Al llenar el molde enrasar con la ayuda de la regla metálica sin mover el molde y procurando no compactar el material, seguidamente pesar el molde mas la muestra y registrar este peso. Repetir este procedimiento por 3 veces y calcular la densidad mínima del suelo para cada prueba y finalmente calcular su promedio.

7.3.DETERMINACION DE LA DENSIDAD MAXIMA 

En este caso se requiere del uso de una mesa vibratoria el cual es de poca accesibilidad para muchos laboratorios; por lo que se realizó una adaptación



  

 

de este método con el martillo de Mashall, este procedimiento esta normado por la normal técnica española NTL 205/91 y es aplicable a arenas no cimentadas y que pasen en su totalidad la malla N°4 Preparar el material en una cantidad aproximada de 6 kg. Y secarlas en el horno a temperatura constante. Este material deberá ser representativo del total de la masa del suelo. Dividir por cuarteo y obtener dos porciones iguales de muestra. A continuación, pesar el molde y determinar su volumen. Seguidamente proceder a la compactación del material en 5 capas y a una razón de 50 golpes por capa, antes de compactar la capa siguiente y subsiguiente se debe escarificar la superficie compactada a una profundidad de 1 cm. Terminada la compactación retirar el collarín y proceder a enlazar el material excedente y determinar su peso. Finalmente repetir este procedimiento 3 veces y calcular la densidad máxima para cada prueba y su promedio.

8. MEMORIA DE CALCULO No se realizó

9. CONCLUSIONES   

Determinamos la densidad natural Determinamos densidad máxima y la densidad minima Determinamos la densidad relativa y el angulo de friccion

10. RECOMENDACIONES 

   

Para realizar este ensayo es recomendable tener la vestimenta adecuada (guarda polvos, zapatos de seguridad, y de ser necesario protector visual y guantes de lona) para mayor seguridad. Usar los equipos y herramientas adecuadamente siempre con la supervisión del encargado de laboratorio para evitar inconvenientes. Para los cálculos apuntar correctamente los datos obtenidos, ya que un error podría provocar un resultado no favorable para el ensayo. Trabajar en grupo. Finalmente dejar el laboratorio limpio y ordenado.

11. ANEXOS

12. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS   

http://www.scrib.com/mecanica-suelos-densidades.html http://www.wikipedia.com/densidades-maximas http://www.wikipedia.com/densidades-minimas