• Author / Uploaded
• TdchAspillaga

• Categories
• Densidad
• Depósito
• Suelo
• Agua
• Ingeniería civil

Citation preview

PAVIMENTOS

DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DE CAMPO

1 UNPRG – FICSA - ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

PAVIMENTOS

INTRODUCCIÓN Una vez que se han definido los criterios de compactación, en la forma de especificaciones técnicas y para las obras en terreno, es necesario utilizar un método para determinar la densidad o peso unitario que el suelo alcanza luego de la compactación. Para obtener estas densidades existen los siguientes métodos en terreno:



Cono de arena



Balón de densidad



Densímetro nuclear Pero para éste informe detallaremos solamente al primero (Cono de Arena). El método del cono de arena, se aplica en general a partir de la superficie del material compactado, este método se centra en la determinación del volumen de una pequeña excavación de forma cilíndrica de donde se ha retirado todo el suelo compactado (sin pérdidas de material) ya que el peso del material retirado dividido por el volumen del hueco cilíndrico nos permite determinar la densidad húmeda. Determinándose la humedad de esa muestra nos permite obtener la densidad seca. Se utiliza una arena uniforme normalizada y de granos redondeados para llenar el hueco excavado en terreno.

2 UNPRG – FICSA - ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

PAVIMENTOS

OBJETIVOS



Determinar la Densidad Seca y la Humedad de un suelo compactado en el campo y verificar el Grado de Compactación del suelo en el campo.

NORMATIVIDAD Las siguientes referencias contienen disposiciones que al ser citadas en este texto constituyen requisitos de la presente Norma. Las mismas que deberán ser de la edición vigente.



NTP 339.143

(Método de ensayo estándar para la densidad y peso

unitario del

suelo in situ mediante el método del cono de arena)



MTC E 117



ASTM D 1556 (Standard Test Method for Density and Unit Weight of Soil in Place



ASSHTO T 191

(Densidad en el sitio - Método del Cono)

by the Sand-Cone Method) (Density In-Place By The Sand Cone Method)

3 UNPRG – FICSA - ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

PAVIMENTOS

MARCO TEÓRICO Este ensayo proporciona un medio para comparar las densidades secas en obras en construcción, con las obtenidas en el laboratorio. Para ello se tiene que la densidad seca obtenida en el campo se fija con base a una prueba de laboratorio. Al comparar los valores de estas densidades, se obtiene un control de la compactación, conocido como Grado de Compactación, que se define como la relación en porcentaje, entre la densidad seca obtenida por el equipo en el campo y la densidad máxima correspondiente a la prueba de laboratorio. El Grado de Compactación de un suelo se determina de acuerdo a la siguiente expresión:

Dónde:

Gc=

Gc = yd = γdmax =

yd y d max

Grado de Compactación Densidad Seca en el campo Densidad Seca Máxima obtenida en el laboratorio.

∗100

MATERIALES Y EQUIPOS CONO DE ARENA

UNPRG – FICSA - ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

4

PAVIMENTOS

El aparato del cono de arena consistirá de un frasco de aproximadamente un galón (3.785lts.) y de un dispositivo ajustable que consiste de una válvula cilíndrica con un orificio de 12.7mm (1/2) de diámetro y que tiene un pequeño embudo que continua hasta una tapa de frasco de tamaño normal en un extremo y con un embudo mayor en el otro. La válvula deberá tener topes para evitar su rotación cuando este en posición completamente abierta o completamente cerrada. El aparto deberá estar de acuerdo con las exigencias indicadas.

ARENA CALIBRADA (ARENA DE

OTTAWA)

La arena que se utilice deberá ser limpia, seca, uniforme, no cementada, durable y que fluya libremente. Además deberá tener un coeficiente de uniformidad (D60/D10) menor que 2 y no contener partículas que queden retenidas en el tamiz de 2mm (N°10). Debe ser uniforme y preferiblemente de forma redondeada o sub−redondeada para favorecer que fluya libremente y desprovista de partículas o arena fina, para prevenir segregación en almacenamiento o uso, y cambios de peso unitario aparente como consecuencia de variaciones en la humedad atmosférica.

PLACA AMERICANA Es una placa con un orificio central de diámetro 6”.

5 UNPRG – FICSA - ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

PAVIMENTOS

BALANZA



La balanza debe contar con precisión dentro del 1gr de la carga de ensayo en cualquier punto dentro del rango de uso, graduada como mínimo a 0,5 gr. El rango de uso de la balanza es la diferencia entre las masas del molde lleno y vacío.

CINCEL Para la perforación en el suelo estudiado.

COMBA Conjuntamente con el cincel, sirve para ayudar a perforar el suelo estudiado.

6 UNPRG – FICSA - ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

PAVIMENTOS

BROCHA Para la limpieza y mejor aplicación del ensayo, evitando las pequeñas partículas restantes o sobrantes.

GUANTES Para recoger la muestra de una manera limpia.

CUCHARON Conjuntamente con los guantes nos ayudaran a recoger la muestra.

7 UNPRG – FICSA - ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

PAVIMENTOS

BOLSA DE MUESTRAS Para recoger la muestra, sin que la misma, pierda parte de su humedad.

BANDEJA Para almacenar la muestra mientras esta se extrae y así poder pesarla.

TAMIZ ¾’’ Para pasar la muestra y poder seleccionarla de acuerdo al tamaño que requiere el ensayo.

8 UNPRG – FICSA - ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

PAVIMENTOS

WINCHA Para medir la profundidad del agujero, la cual será de 15 cm.

ESTUFA Fuente de Calor capaz de mantener una temperatura de 110°C.Las estufas o también conocidos como hornos son equipos que nos van a permitir conservar nuestras muestras a una temperatura y tiempo determinado.

PROCEDIMIENTO

9 UNPRG – FICSA - ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

PAVIMENTOS



Antes de iniciar el ensayo, se debe calibrar el equipo de densidad de campo, para de esta forma obtener el peso volumétrico de la arena calibrada y el peso de arena calibrada que queda en el cono después de ejecutar el ensayo; datos que nos sirven en la determinación de la Densidad de Campo.



Seguidamente se nivela el suelo compactado en el campo y se retira el material suelto.



Se coloca la placa base sobre la superficie nivelada y se procede a excavar dentro de la abertura de la placa base, iniciando la excavación con un diámetro menor (desde el centro) y afinando luego hacia los bordes. La profundidad de la excavación es de 15 cm.

10 UNPRG – FICSA - ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

PAVIMENTOS



Al ejecutar la excavación se debe tener cuidado de no alterar las paredes del suelo que delimitan la perforación, especialmente cuando predominan partículas que al sacarlas pueden desmoronar los costados, cambiando la geometría de la perforación. Si esto ocurriese, se deberá hacer una perforación nueva.



Se coloca todo el suelo excavado en un envase o bolsa resistente, el cual debe cerrar herméticamente para conservar la humedad del suelo y evitar posibles pérdidas de material o contaminación, con un papel que indique las condiciones de la muestra (lugar, fecha, material, hora, etc.).



Se procede a pesar en la balanza el cono con la arena ya en su interior como peso inicial.

11 UNPRG – FICSA - ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

PAVIMENTOS



Se procede a colocar el cono de arena y abrir la llave hasta que se llene de arena la cavidad hecha.



Se procede a pesar el cono de arena con el resto de arena que quedo como peso final.



Finalmente se debe determinar en el laboratorio, la densidad seca máxima y la humedad de la muestra recuperada del agujero, para de esta forma, determinar el Grado de Compactación.

CALCULOS Y RESULTADOS

12 UNPRG – FICSA - ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

PAVIMENTOS

N° DE PRUEBA ESPESOR COMPACTADO EN CM.

1 12.00

cm

LADO PROGRESIVA 1.-

PESO DE SUELO HUMEDO

2.-

PESO DEL DEPOSITO

3.-

Sub-rasante 3970.00

gr.

560.00

gr.

PESO DEL SUELO HUMEDO DEL HUECO (1-2)

3410.00

gr.

4.-

PESO DE LA ARENA + EL FRASCO

6810.00

gr.

5.-

PESO DE LA ARENA QUE QUEDA EN EL FRASCO

2050.00

gr.

6.-

PESO DE LA ARENA HUECO + PESO ARENA CONO (4-5)

4760.00

gr.

7.-

PESO ARENA CONO

1495.00

gr.

8.-

PESO ARENA HUECO (6-7)

3265.00

gr.

9.-

DENSIDAD DE LA ARENA

1.33

gr./cm3

10.-

VOLUMEN DEL HUECO (8/9)

2450.00

cm3

11.-

PESO DE GRAVA SECA AL AIRE

0.00

gr.

12.-

PESO ESPECIFICO DE GRAVA

2.67

gr.

13.-

VOLUMEN GRAVA POR DESPLAZAMIENTO (11/12)

0.00

cm3

14.-

PESO DEL SUELO (3-11)

3410.00

gr.

15.-

VOLUMEN DEL SUELO (10-13)

2455.00

cm3

16.-

DENSIDAD DEL SUELO HUMEDO (14/15)

1.39

gr/cm3

17.-

HUMEDAD DEL SUELO

11

%

18.-

DENSIDAD DEL SUELO SECO (16/17+100)*100

1.25

gr./cm3

19.-

MAXIMA DENSIDAD DE LA CURVA

1.80

gr./cm3

20.-

% DE COMPACTACION (18/19*100)

69.50

%

CONCLUSIONES

13 UNPRG – FICSA - ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

PAVIMENTOS



Esta práctica es muy interesante ya que por medio de ella podemos conocer el grado de compactación de una capa en campo, es muy sencilla, no necesita mucho tiempo (con excepción de esperar a que se seque la muestra extraída de la cala), además de que la información que nos proporciona es muy cercana a la realidad.



Como se observa en los resultados estamos frente a un grado se compactación de 69.50%.



Según la norma ASTM D1556 – 64 estable este método para determinar la densidad y peso unitario del suelo in situ mediante el cono de arena.



La arena

debe

ser limpia, seca, uniforme

no contaminada ,durable

y que

discurra

libremente con un Cu=D60/D10 menor a 2 y tamaño de partículas menor que la malla 10(2mm).

14 UNPRG – FICSA - ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

PAVIMENTOS

 

SUPER ALMACENAMIENTO: Volumen de agua que queda entre el NAME y NAMO, sirve para controlar las avenidas. RESGUARDO: Espacio entre el NAME y máxima altura del dique del EMBALSE.

CURVA ALTURA – VOLUMEN DEL EMBALSE   

Importante conocer la relación entre la altura de la lámina de agua en el vaso del embalse y el correspondiente volumen almacenado. Útil plano del futuro embalse con curvas de nivel de 1m de equidistancia como máximo. Obtener las áreas que se inundan para alturas de agua creciente: S 1, S2, S3,…, Sh. Sh: Superficie inundada, cuando la lámina de agua se encuentra a la altura “h”.



El volumen almacenado , Vh , en el embalse cuando el agua se encuentra a la altura “h” será :

15 UNPRG – FICSA - ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

PAVIMENTOS

16 UNPRG – FICSA - ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

PAVIMENTOS

UNPRG – FICSA - ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

17