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• Francisco Vazquez

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. Tabla de contenido I.

INTRODUCCIÓN.............................................................................................................. 2

II.

OBJETIVOS. .................................................................................................................... 3

III.

MATERIALES Y EQUIPO ............................................................................................... 4

IV.

PROCEDIMIENTO ........................................................................................................ 5

V.

CÁLCULOS. ................................................................................................................... 10

VI.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. .................................................................... 11

VII.

REFERNCIA BIBLIOGRÁFICA....................................................................................... 12

VIII.

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

I. INTRODUCCIÓN. El presente informe se realizó con el propósito de medir el grado de compactación en campo, mediante el ensayo del cono de arena, riguiendose al procedimiento especificado en la norma ASTM D1556. Su aplicación involucra la determinación previa del peso específico y de la humedad óptima correspondiente a la capa de material ya compactado. Es un método destructivo ya que se basa en determinar el peso específico seco de campo a partir del material extraído de un hoyo, el cual se realiza sobre la capa de material ya compactada, utilizando arena seca “Ottawa”.

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II. OBJETIVOS.

OBJETIVO GENERAL. o Calcular el grado de compactación de campo, mediante el ensayo del cono de arena.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS. o Aprender el correcto procedimiento para la aplicación del método. o Utilizar adecuadamente los diferentes instrumentos y elemntos, que invoclura el método en un trabajo de campo. o Obtener los diferentes datos de la compactación, mediantes los respectivos cálculos.

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III. MATERIALES Y EQUIPO o Cono Metálico (diámetro 4 plg.). o Arena Calibrada (Arena de Ottawa). o Placa metálica hueca (diámetro del agujero 4 plg.). o Balanza electrónica. o Placa base. o Sincel

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IV. PROCEDIMIENTO 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. Seguidamente se nivela el suelo compactado en el campo y se retira el material suelto, y se coloca la placa base en el suelo.

Figura 1. Colocación de la placa.

Se comienza a hacer una perforación, teniendo como guía el agujero interior de la placa, a una profundidad de 10a 12 cm. Todo el material que se saque del agujero se coloca en una bolsa plástica y se pesa.

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Figura 2. Extracción del material.

Figura 3. Medición del hoyo. Para determinar el volumen del agujero, utilizamos el equipo de densidad de campo de la siguiente forma: Se determina el peso inicial del frasco con la arena calibrada. Luego se invierte y se coloca sobre la placa, la cual está colocada en la parte superior del agujero; se abre la llave del cono, permitiendo el paso de la arena.

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Figura 4. Instalación del cono de arena. Cuando el agujero y el cono están llenos de arena, se cierra la llave y se procede a determinar el peso final del frasco y la arena contenida en él.

Figura 5. Vertido de la arena sobre el hoyo. Por la diferencia de los pesos del frasco más la arena inicial y del frasco más la arena final, obtenemos el peso de la arena contenida en el agujero y el cono. A este valor le restamos el peso de la arena que cabe en el cono, obteniendo de esta forma el peso de la arena contenida en el agujero. 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.

NORMA ASTM D1556 7

Método de prueba estándar para Densidad y peso unitario del suelo en sitio por el Método Cono de Arena Este método cubre la determinación de la densidad del suelo in situ. Cualquier suelo u otro material que puede ser excavado con herramientas de mano puede ser ensayado, siempre y cuando los vacíos o las aberturas de los poros en la masa son lo suficientemente pequeños para prevenir que la arena usada en el ensayo se introduzca en los vacíos naturales. El suelo u otro material siendo ensayado deberán tener la suficiente cohesión o atracción entre partículas para mantener estable los lados de un hueco pequeño o excavación. Este deberá ser lo suficientemente firme para soportar las presiones pequeñas ejercidas al excavar el hueco y colocar el aparato sobre él, sin deformarse o desplazarse. Datos: W1=Peso de la arena que llena el recipiente W2=Peso del suelo húmedo excavado del agujero w=Contenido de agua del suelo excavado W3=Peso seco del suelo 𝑊3 =

𝑊2 𝑤(%) 1 + 100

W4=Peso de la arena restante en el envase W5=Peso de la arena para llenar el agujero y el cono Se determina el volumen del agujero excavado

𝑉=

𝑊5 − 𝑊𝑐 𝛾𝑑

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𝑊𝑐 =Peso de la arena para llenar únicamente el cono 𝛾𝑑 =Peso específico seco de la arena Ottawa Estos valores son determinados a partir de la calibración hecha en laboratorio. El peso específico seco se determina:

𝛾𝑑 =

𝑊3 𝑉

Finalmente para obtener el grado de compactación del suelo, se aplcia:

𝜸𝒅 (%) =

𝜸𝒅 𝜸𝒅𝒎á𝒙

Este método es muy difundido para determinar la densidad de suelos compactados, utilizados en la construcción de terraplenes de tierra, rellenos de carreteras y estructuras de relleno. Es comúnmente utilizado como base de aceptación para suelos compactados a una densidad específica o a un porcentaje de la densidad máxima determinada por un método de ensayo estándar. Tambien puede ser usado para determinar la densidad in-situ de depósitos de suelos naturales, agregados, mezclas de suelos u otro material similar. El uso de este método está generalmente limitado a un suelo en una condición no saturada; pero, no es recomendable para suelos que son blandos o fáciles de pulverizar o que estén en una condición de humedad, tal que el agua escurra en un hueco excavado a mano. La precisión del ensayo puede ser afectada para suelos que se deforman fácilmente o que sufran, cambios

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volumétricos en el hueco excavado debido a que el personal camine o se detenga cerca del hueco durante la prueba.

V. CÁLCULOS. Para realizar los respectivos cálculos del ensayo, se deben conocer los siguientes datos, obtenidos directamente de laboratorio.

DATOS.

Peso específico de la arena Ottawa. Contenido de humedad. Peso de la arena para llenar únicamente el cono. Densidad seca máxima. % De compactación exigido

SÍMBOLO.

𝛾𝑑(𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎) w (%) Wc 𝛾𝑑(𝑚á𝑥) %E

VALOR.

1.44 gr/cm3 44.6 % 1603 gr “x” 95%

Adicional a estos datos, se procede al cálculo con los diferentes pesos tomados durante el ensayo. DATOS.

SÍMBOLO.

VALOR.

P. Envase+cono+arena

W1

6453 gr

P. Suelo húmedo excavado P. Final envase+arnea

W2 W4

2511 gr 2306 gr

Aplicando las fórmulas expuestas en el resumen de la normativa ASTM D1556, se obtienen los siguientes datos.

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DATOS.

Peso seco del suelo Peso de arena para llenar cono y agujero Volumen del agujero Peso específico seco Porcentaje de compactación alcanzado

SÍMBOLO.

W3 W5 V 𝛾𝑑 𝛾𝑑 %

VALOR.

UNIDADES.

1736.514 4147 1766.66667 0.98293275 98.2935/x

gr gr cm3 gr/cm3 %

VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. Luego de realizar el ensayo se puede concluir y recomendar lo siguiente: o Que, para obtener un alto grado de precisión en el ensayo, es fundamental el aporte de información sobre los diferentes datos del suelo a ensayar; ya que, de estos dependerá el grado de compactación obtenido en el mismo. o Es muy importante durante el procedimiento del ensayo, seguir en orden los pasos que la norma indica, para que tanto los cálculos y resultados sean lo mas aproximados a los reales, como para que la utilización de los instrumentos y el vertido de arena en el hoyo que se debe hacer con mucha precaución, sea la adecuada.

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VII. REFERNCIA BIBLIOGRÁFICA. Departamento de Mecánica de Suelos-FIC-UNI. (1992). SEMINARIO TALLER DE MECÁNICA DE SUELOS Y EXPLORACIÓN GEOTÉCNICA. Lima: CISMID-FICUNI. Obtenido de UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA "FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL".

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VIII. ANEXOS.

FOTO Nro. 1

FOTO Nro. 2

Excavación del hoyo.

Medición del hoyo

FOTO Nro. 3

FOTO Nro. 4

Peso del peso húmedo extraido del hoyo.

Cono de arena invertido durante el ensayo.

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