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UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURÍMAC FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

INFORME DE CONO DE ARENA

ASIGNATURA:

Mecánica de Suelos I

DOCENTE:

Ing. Cristhian Martínez Huamán

ESTUDIANTES: Adel Condori Segovia Anthony Kluber Ramírez Limas Rogger Eligio Barrientos Lipa Jhon Wilder Ñahui Bazan

Abancay-Apurímac 2021

ÍNDICE INTRODUCCION ............................................................................................................................ 3 1.

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

1.1.

OBJETIVO GENERAL .................................................................................... 3

1.2.

OBJETIVOS ESPECIALES ............................................................................. 3

2.

MARCO TEORICO ................................................................................................................. 3

3.

EQUIPOS Y MATERIALES ................................................................................................... 4

4.

PROCEDIMIENTO DE ENSAYO ......................................................................................... 4

5.

MEMORIA DE CALCULO .................................................................................................... 6

5.1. MÉTODO DE PRUEBA ESTÁNDAR PARA DENSIDAD Y PESO UNITARIO DEL SUELO EN SITIO POR EL MÉTODO CONO DE ARENA .... 6 6.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ...................................................................... 9

7.

ANEXOS .................................................................................................................................... 9

INTRODUCCION La necesidad de conocer la densidad que posee un suelo en el terreno o en su estado natural ha permitido el uso de métodos para determinación la densidad, uno de los métodos para verificar ello es el método de cono de arena, el cual mide el grado de compactación en rellenos compactados de proyectos de ingeniería. El método del cono de arena utiliza una arena uniforme normalizada y de granos redondeados para llenar el hueco excavado en terreno. Es un ensayo que permite calcular el valor de la densidad natural de los suelos, especialmente en suelos sin cohesión, arenas y gravas. El siguiente informe tiene como propósito medir el grado de compactación en campo, mediante el ensayo del cono de arena, rigiéndose 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. 1. OBJETIVOS 1.1. OBJETIVO GENERAL

•

Calcular el grado de compactación del campo, mediante el ensayo de arena.

1.2. OBJETIVOS ESPECIALES

•

Aprender el correcto procedimiento para la aplicación del método

•

Utilizar adecuadamente los diferentes instrumentos y elementos que involucra el método en un ensayo y verificar si cumple con las especificaciones según norma.

•

Obtener los diferentes datos de la compactación, mediante los respectivos cálculos.

2. MARCO TEORICO El grado compactación de un suelo o de un relleno se mide cuantitativamente mediante la densidad seca. La densidad seca que se obtiene mediante un proceso de compactación depende de la energía utilizada durante la compactación, denominada energía de compactación, también depende del contenido de humedad durante la realización de la misma (compactación de la capa de suelo). El ensayo de densidad seca permite obtener la densidad de terreno y así verificar los resultados obtenidos en el proceso de compactación de suelos, en las que existen especificaciones y una correlación en cuanto a la humedad y la densidad del suelo. Para obtener estas densidades existen los siguientes métodos en terreno: Cono de arena Balón de caucho o balón de Hule Densímetro nuclear Tanto el método del cono de arena como el del balón de caucho, son aplicables en suelos cuyos tamaños de partículas sean menor es a 38mm. Y utilizan los mismos principios.

3. EQUIPOS Y MATERIALES •

Cono metálico (diámetro de 4pulgadas)

•

Arena calibrada

•

Placa metálica hueca (diámetro de agujero 4 pulgadas)

•

Balanza electrónica

•

Placa base

•

Cincel

•

Comba

4. PROCEDIMIENTO DE ENSAYO 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.

Imagen1. Colocación de la placa metálica 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.

Imagen2. Extracción del material

Imagen3. 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.

Imagen4. 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.

Imagen5. 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. 5. MEMORIA DE CALCULO 5.1.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

•

W4=Peso de la arena restante en el envase

•

W6=Peso de la arena para llenar el agujero y el cono

Se determina el volumen del agujero excavado

•

Wc =Peso de la arena para llenar únicamente el cono

•

Yd =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:

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

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.

También 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 volumétricos en el hueco excavado debido a que el personal camine o se detenga cerca del hueco durante la prueba. Para realizar los respectivos cálculos del ensayo, se deben conocer los siguientes datos, obtenidos directamente de laboratorio.

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

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

6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Luego de realizar el ensayo se puede concluir y recomendar lo siguiente: •

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.

•

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 más 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.

7. ANEXOS Imágenes de la construcción

Excavación del hoyo

Medición del hoyo

Peso húmedo extraido del hoyo

Cono de arena invertido durante el ensayo