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• Lurdes Otiniano

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I.- INTRODUCCION En la actualidad existen distinto métodos para reproducir en laboratorio las condiciones de compactación en obra. Todos ellos pensados para estudiar, además, los distintos factores que gobiernan la compactación de los suelos. Históricamente, el primer método, en el sentido de la técnica actual, es el debido al Dr. R. R. Proctor (1993) y es conocido como prueba proctor estándar.

II.- OBJETIVOS OBJETIVOS GENERALES  

Hallar la máxima densidad y el óptimo contenido de humedad en el suelo. Preparación de la arena para el cono de densidad

OBJETIVOS ESPECIFICOS   

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 la densidad.

III.- FUNDAMENTO TEORICO COMPACTACION DE LOS SUELOS La compactación es el procedimiento de aplicar energhia al subsuelo para elminar espacios vacios, aumentando asi su densidad y en consecuencia, su capacidad de soporte y estabilidad entre otras propiedades. Su objetivo es el mejoramiento de las propiedades de ingeniera en el suelo. PROCTOR ESTANDAR La prueba consiste en compacatar 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 con un pison de 2.5 Kg de peso, que se deja caer libremente desde una altura de 30.5 cm. Con este procedimiento Proctor observo que para un suelo dado a contenido de humedad creciente incorporado a la masa del mismo,se obtenían densidades secas suesivamente mas altas ( mejor grado de compactación). Asimismo, noto 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 qu para un suelo dado y a determinada energía de compactación, existe un valor de “Humedad Optima” con la cual puede alcanzarse la “Maxima Densidad Seca”. El ensayo proctor estándar también es conocido como Ensayo AASHTO T-99 (American Association of State Higway and Transportation Officialx – Asociacion Americanas de Agencias Estatales de Carreteras y Transportes) PROCTOR MODIFICADO la prueba consiste en compactar al 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 con un pisón de 4.5 Kg de peso, que se deja caer libremente desde una altura de 45.7 cm. Todo método d compactación, sea por impacto, como es el caso del Ensayo Proctor, o bien por amasado, vibración o comprensión estática o dinámica, produce estabilización del suelo al transferirle energía al mismo. Ciertamente no existe equipo de compactación aplicable al terreno que sea contraparte comparable al ensayo de impacto en laboratorio (a diferencia de lo que ocurren en el caso de ensayos de amasado, vibración o comprensión 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 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 sin número de pliegos de obra. METODO DEL CONO DE ARENA El método del cono de arena fue utilizado primeramente por el cuerpo d 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 en densidad de suelos cuyo tamaño máximo absoluto de partículas sea menor o igual a 50 mm (2”) se uttilizara el cono conveensional, y menor o igual a 150 mm (6”) en el otro. Se utilizara el macrocono. El cono convenconal utilizado en este ensayo es un aparato medidor de medidor de volumen, provisto de una valvula cilíndrica de 12.5 mm de abertura que controla el llenado de un cono 6” de diámetro y 60° de angulo basal. Un extremo ermina en forma de embudo y su otro extremo se ajusta a laboca de un recipiente de aproximadamente 5 lts.de capacidad. La válvula debe tener topes quepermitan fijarla en su posición completamentecerrada 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 yproporciona una base más sólida en suelos blandos. Esta placa debe considerarsecomo parte constituyente del cono de densidad durante el ensaye. El cono de arena convencional puede usarse con perforaciones de ensaye deaproximadamente 3 litros.La arena normalizada se compone de partículas cuarzosas sanas, subredondeadas,no cementadas y comprendidas entre 2mm y 0,5 mm. Debe estar lavada y seca enhorno a 110+- 5ºC, para el ensayo.En el caso del cono convencional, el depósito consiste en un recipiente metálico, deforma cilíndrica, de 165 mm de diámetro interior, impermeable y una capacidadvolumétrica entre 3 y 3,5 litros.

IV.- MATERIALES Y METODO A.- MATERIALES

B.- METODO Descripción de muestra:

El suelo es arena, con escaza cantidad de material orgánico (residuos de hojas de Ciprés), el cual se retira fácilmente de las muestras a ensayar. Para realizarse la compactación en una zona de dimensiones 100x100x30 cm3, setoma la prueba de la UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA, a una profundidad de 20cm, cuya ubicación exacta está en la zona contenida entre la Facultad de Ing. Civil y elcerco perimétrico de la universidad. Las características necesarias son:

Selección del Método A, B o C: De acuerdo a los datos granulométricos, se utiliza el método A que se usa cuando el20% o menos del peso del material es retenido en el tamiz N°4 (4,75 mm).

Compactación: Como el contenido de humedad natural de la muestra es 0,4%, la cual es una cifrabaja para el C.H.O. se usa el método de preparación húmeda. Se toma 5 muestras del suelo a compactar, tanto para el próctor estándar como en elmodificado, cada muestra de 3 kg. Dadas las 5 muestras se agrega una cierta cantidad de agua para cada una:

Se pesó el molde sin el anillo, en seguida se vació la arena de cada muestra de treskilos en un recipiente y se vertió el agua, removiéndolo hasta verlohomogenizadoluego, en hechó una cierta cantidad en el molde(primera capa)compactándolo por medio de 25 golpes con el pisón, haciendo lo mismo en las otrasdos capas.

Una vez compactada esta muestra(en el molde) se retiró el anillo(del molde), y seenrazó con la espátula, llevándolo así a pesar; teniendo solo el molde(sin anillo y sinla parte de la base) se sacó tres muestras del suelo compactado; una de la zona dearriba, la segunda de la zona de abajo y la tercera de la zona intermedia,

se colocócada pequeña muestra en una tara de peso conocido, y se llevó a pesarcada tara conla pequeña muestra del suelo, luego pesado se colocó en el horno, pasado 24 horas sepesó cada tara que contenía las muestras pequeñas de suelo, y realizandooperaciones(fórmulas) se determinó el contenido de humedad y densidad seca paracada muestra(1, 2, 3, 4, y 5), la razón de obtener 3 contendidos de humedad pormuestra, es porque se quiere verificar la exactitud de el método de promedio delC.H. arriba y abajo y compararlo con el método del C.H. de la zona intermedia. Procedimiento: Este procedimiento se realizara para los dos ensayos de próctor donde solo varía elnúmero de capas(3 en estándar y 5 en modificado) y el tamaño del pistón. Ensayo N° 1 y 2: 1. Se pesa el molde sin el collarín. 2. Se determina el volumen del molde. 3. Se toma 3Kg de muestra de suelo por recipiente para cada uno de los cincoensayos, se utiliza el material que pase el tamiz N° 4. 4. Se agrega el agua necesaria para cada muestra (variando el porcentaje dehumedad de manera progresiva), y luego se homogeniza. 5. Se compacta la muestra en 3 capas (estándar) y 5 capas (modificado) con 25golpes por cada capa. 6. Al terminar de compactar se quita el collarín, se enraza, se retira todo materialque se encuentre fuera del molde y se pesa (se obtiene el peso húmedocompactado). 7. Extraer tres muestras del suelo húmedo compactado, colocarlos en las taras ypesarlas. 8. Llevarlos al horno a 110 ± 5 °C y dejar secar por 24 hrs y pesar (se obtiene elC.H.). Ensayo N° 3: 1. Se tamiza material con los tamices N°10 y N°20, se separa la aren retenida entreestos (se debe obtener un peso mínimo de 6 kg). 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. Se calcula el volumen del cono.

V.- RESULTADOS La densidad de la muestra húmeda se halla con la siguiente fórmula:

El contenido de humedad de la muestra se obtiene de:

Densidad seca:

Ensayo N°1 (proctor estándar)

DATOS Y RESULTADOS

Ensayo N° 2 (proctor modificado)

DATOS Y RESULTADOS

Ensayo N°3 (Arena del cono densidad)

VI.- RECOMENDACIONES  

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Se debe calibrar la balanza antes de pesar. Cada recipientedonde seecha la muestra de 3kg. de suelo, debe estar limpio yseco, para evitar polvo o un aumento de humedad (aparte del agua q se verterá)en nuestra muestra de suelo. La rapidez de la homogenización garantiza la estabilidad de la humedaddeseada, pero esto no interviene en la mal elaboración del ensayo, puesto queluego se determina el contenido de humedad actual. Al momento de compactar la guía del pisón debe mantenerse ligeramente sobreel suelo que se compacta, puesto que si éste es soltado, remueve o taja elmaterial. Cada muestra obtenida para la obtención del contenido de humedad real, debellevarse rápidamente al laboratorio, puesto que éste pierde fácilmente suhumedad cuando está expuesto al aire. Para el lavado de la arena para el cono de densidad, se recomienda echar ymezclar agua al mismo tiempo y votar inmediatamente el agua, así

haremos quelas partículas no deseadas estén en suspensión y sean eliminadas de manera rápida.

VII.- CONCLUSIONES 

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El óptimo Contenido de Humedad del suelo para energía estándar es 11,47% locual indica que se debe agregar 11,04% debido a que la arena ya tiene un 0,43%de humedad. El óptimo Contenido de Humedad del suelo para energía modificada es 10,9% locual indica que se debe agregar 10,47%. La densidad máxima para energía estándar es de 1,640 gr/cm3. La densidad máxima para energía modificada es de 1,689 gr/cm3. La densidad de la arena para el cono de densidad es ρ=1,517 gr/cm3.

VIII.- REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS     

http://ntics.frra.utn.edu.ar/portal/PDFs/compactacion.pdf Mecánica de Suelos – Juárez Badillo Manual de ensayos de materiales para carreteras (EM 2000) http://suelosycimentaciones.blogspot.com/ http://www.ingenieracivil.com/2008/03/densidad-in-situ-metodo-del-conode.html