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UNIVERSIDAD ESTATAL PENINSULA DE SANTA ELENA

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERIA CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

TEMA

: Densidad del suelo in situ por el método del cono de arena.

CURSO

: 10mo Semestre.

MATERIA

:

Técnicas de construcción

DOCENTE

:

Ing. Daniel Campoverde

INTEGRANTES

: Wilmer Moreira Oscar Apolinario Junior Orrala Ronald Elizalde Simon Macías

AÑO LECTIVO

: 2018-2

ENSAYO: Densidad del suelo in situ por el método del cono de arena. OBJETIVOS   

Determinar la densidad del suelo por el método del cono de arena. Conocer este procedimiento in situ para determinar la densidad del suelo. Entender la importancia de la densidad del suelo.

MARCO TEORICO La densidad del suelo es un indicativo de la relación peso por volumen del suelo, y está con relación a la porosidad. Un suelo muy poroso será menos denso; un suelo poco poroso será más denso. Para obtener estas densidades existen los siguientes métodos en terreno:  Cono de arena  Balón de densidad  Densímetro nuclear En este informe nos referiremos solamente el primero. 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. Determinaciones de la humedad de esa muestra nos permiten obtener la densidad seca. El método del cono de arena utiliza una arena uniforme normalizada y de granos redondeados para llenar el hueco excavado en terreno. Previamente en el laboratorio, se ha determinado para esta arena la densidad que ella tiene para las mismas condiciones de caída que este material va a tener en terreno. Para ello se utiliza un cono metálico.

NORMATIVA 1. ASTM D 1556

MATERIALES E INSTRUMENTOS MATERIALES:  

Arena bien graduada. Muestra de suelo.

INSTRUMENTOS:     

Botellón con cono. Olla metálica. Instrumentos de excavación (placa, clavos y cincel). Balanza. Taras.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL: Calibración: 1. Se sacó la arena del botellón. 4.1.1 Un tarro o recipiente que tenga un volumen aproximadamente igual o mayor a 4000 cm3 (1 gal). 4.1.2 Un utensilio desarmable que consiste en una válvula cilíndrica con un orificio de aproximadamente 13 mm (1/2 pul) de diámetro, que tiene un pequeño embudo de metal conectado a un recipiente de un galón en un extremo y a un embudo de metal más grande (cono) en el otro extremo. La válvula deberá tener tapones para prevenir que rote de una posición completamente abierta a otra completamente cerrada.

2. Se llenó con arena la olla metálica de volumen conocido. 4.2 Arena, deberá ser limpia, seca, uniforme, no cementada, durable y que discurra libremente. Cualquier graduación puede ser usada, siempre que tenga un coeficiente de uniformidad (Cu=D60/D10) menor que 2.0, un tamaño máximo de las partículas menor que 2.00 mm (malla N°10) y menos del 3% en peso que pase los 250 um (malla N°60). La distribución del tamaño de las partículas (graduación) deberá ser determinada de acuerdo con el Método D136. Se necesita arena libre de finos y partículas de arena fina para prevenir cambios significativos en la densidad de la masa con las alteraciones diarias en la humedad atmosférica. Es deseable arena consistente de partículas naturales redondeadas o subredondeadas.

3. 4. 5. 6.

Se pesó para obtener la masa de la arena. Se colocó toda la arena dentro del botellón con el embudo. Se pesó el botellón con embudo y la arena. Se gira el botellón encima de la placa y así se desaloja el volumen de arena que ocupa el cono.

5.4.6 Sostener el aparato sobre el recipiente de volumen conocido en una posición invertida, de tal manera que la arena discurra aproximadamente la misma distancia como si fuera en el ensayo de campo con la válvula completamente abierta.

7. Volvemos a pesar el botellón.

8. Determinamos el peso que ocupa el volumen del cono. 5.4.7 Llenar el recipiente completamente y luego cerrar la válvula. Cuidadosamente eliminar el exceso de arena fuera del nivel superior del recipiente. Con mucho cuidado debe ser tomado el recipiente para que no sea golpeado o vibrado antes que la nivelación sea completada.

NOTA: Se realizó 3 veces este procedimiento de calibración para tener un resultado más exacto. Salida de campo: 1. Llenamos el botellón con arena hasta obtener un peso de 6,4 kg. 2. Buscamos un suelo con una superficie lisa, colocamos la placa y la aseguramos con unos clavos. 7.1.2 Preparar la superficie del emplazamiento a ensayar para que es un plano. La placa base puede utilizarse como herramienta para golpeando de la superficie a un plano nivelado suave.

3. Dentro del área definida por la placa, excavamos un hueco de 10cm de diámetro y 10cm de profundidad. “El volumen del hueco del ensayo deberá ser tan grande como se pueda con el fin de minimizar errores y no deberá ser más pequeño que los volúmenes indicados en la Tabla 1. Los lados del hueco deberán tratar de caer perpendicularmente ligeramente hacia el fondo, tal que éste sea razonablemente plano o cóncavo. El hueco deberá ser cuidado en lo posible de cavidades, salientes y obstrucciones filudas ya que pueden afectar la precisión del ensayo.”

4. Sacamos toda la muestra de suelo extraída y la conservamos. “Ubicar todo el suelo excavado y el suelo suelto durante la excavación en un recipiente que esté marcado para identificar el número del ensayo. Tenga cuidado de no perder ningún material. Proteger este material de las pérdidas de humedad hasta que la masa haya sido determinada y que también haya sido determinado el contenido de humedad del espécimen.”

5. Una vez extraído el suelo giramos el botellón dentro del área definida en la placa para que de esta manera la arena ocupe el lugar que tenía el suelo (llenando el hueco). Limpiar el borde del hueco central del plato de metal, invertir el aparato, y asentar el embudo grande de metal en el hueco con bordes en la misma ubicación marcada durante la calibración. Abrir la válvula y dejar que la arena llene el hueco, el embudo y el plato base. Tener cuidado de no golpear o vibrar el aparato o el terreno durante este paso. Cuando la arena deje de fluir, cierre la válvula.

6. Pesamos el botellón y también pesamos la muestra de suelo extraída. 7. Desmontamos la placa del suelo y luego recuperamos la mayor cantidad posible de la arena que está en el hueco. 8. Colocamos nuestra muestra de suelo en una tara, la pesamos y posteriormente la colocamos en el horno a una temperatura de 105ºC por 24 h. 9. Al pasar las 24 h quitamos la muestra de suelo del horno, pesamos y determinamos la humedad de nuestro suelo. 10. Luego de esto ya tenemos todos los datos necesarios para hacer los cálculos de la densidad de campo.

RESULTADOS: 1. Calibración de la arena. (Paraobtenerel Peso promedio de la arena en cono) Se uso el Método A. Prueba de Calibración # 1

Peso de Arena = Peso arena+olla metálica – Peso olla metálica Peso de Arena =

8857 gr

–

4420 gr

= 4437 gr

Peso botellon+embudo+arena = 5263 gr Peso botellon+embudo+arena sobrante = 3671 gr Peso de Arena en Cono = Peso botellon+embudo+arena – Peso botellon+embudo+arenasobrante Peso de Arena en Cono = 5263 gr

–

3671 gr

= 1592 gr

Prueba de Calibración # 2

Peso de Arena = Peso arena+olla metálica – Peso olla metálica Peso de Arena =

8860 gr

–

4420 gr

Peso botellon+embudo+arena = 5270 gr Peso botellon+embudo+arena sobrante = 3676 gr

= 4440 gr

Peso de Arena en Cono = Peso botellon+embudo+arena – Peso botellon+embudo+arenasobrante Peso de Arena en Cono =

–

5270 gr

3676 gr = 1594 gr

Prueba de Calibración # 3

Peso de Arena = Peso arena+olla metálica – Peso olla metálica Peso de Arena =

–

8855 gr

4420 gr

= 4435 gr

Peso botellon+embudo+arena = 5268 gr Peso botellon+embudo+arena sobrante = 3677 gr Peso de Arena en Cono = Peso botellon+embudo+arena – Peso botellon+embudo+arena Peso de Arena en Cono =

5268 gr

–

3677 gr = 1591 gr

Con lo cual, obtenemos:

Peso promedio de Arena = 4437 gr

2. Calcular la densidad de masa de la arena: Ƿ1 =

Ƿ𝟏 =

M = V

Peso promedio de Arena Volumen olla metálica

𝟏𝟏𝟏𝟏 𝟏𝟏 𝟏𝟏𝟏𝟏. 𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏

=

𝟏. 𝟏𝟏𝟏𝟏/𝟏𝟏𝟏

3. Calcular el volumen del hueco del ensayo:

Peso de Arena en botellón = 6400 gr Peso botellon+embudo+arena sobrante = 3504 gr

Peso de Arena en hueco= Peso de Arena en botellón – Peso botellon+embudo+arena sobrante – Peso promedio de Arena en Cono

Peso de Arena en hueco = 6400 gr –

3504 gr –

VolumendeHuecodelensayo = 𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏 𝟏𝟏 𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏 𝟏𝟏𝟏 𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏 =

1592 gr

= 1304 gr

Peso de Arena en hueco Ƿ𝟏 𝟏𝟏𝟏𝟏 𝟏𝟏 𝟏. 𝟏𝟏𝟏𝟏/𝟏𝟏𝟏

= 𝟏𝟏𝟏. 𝟏𝟏 𝟏𝟏𝟏

4. Porcentaje de humedad del material del hueco de ensayo:

Peso de suelo húmedo = 1535 gr Peso de suelo seco = 1335 gr 𝟏%

𝟏% 𝟏𝟏

=

=

Peso de suelo húmedo − Peso de suelo seco Peso de suelo seco

𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏−𝟏𝟏𝟏𝟏 𝟏𝟏𝟏𝟏 𝟏𝟏

=

𝟏. 𝟏𝟏 =

𝟏𝟏%

5. Calcular la densidad húmeda y seca del material ensayado:

Ƿh =

Ƿs =

Peso de suelo húmedo Volumen del hueco delensayo

=

Peso de suelo seco Volumendelhuecodelensayo

1335 gr 857.89 cm3 Ƿs = 𝟏. 𝟏𝟏𝟏𝟏/𝟏𝟏𝟏

1535 gr 857.89 cm3

=

=

Ƿh 1+w

= 𝟏. 𝟏𝟏 𝟏𝟏/𝟏𝟏𝟏

=

1335 gr 1+0.15

=

Grado de compactación: Máxima densidad determinada en la curva (asumida) en gr/cm3: 2.15 Densidad del suelo seco en gr/cm3: 1.56

Grado de compactación: (1.56 / 2.15) *100 = 72.22%

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

 



El Suelo Compactado tiene un Contenido de Humedad igual a 15 %, se debe mencionar que la muestra de suelo fue tomada en una temporada alta de lluvia en el sector. Luego de realizar los cálculos y seguir el procedimiento del formato que se nos proporcionó en el laboratorio, el Grado de Compactación es: 72.22% Esta práctica resulto muy interesante ya que por medio de ella podemos conocer el Grado de Compactación de una capa de suelo; además es sencilla ya que no necesita mucho tiempo (a excepción del proceso del cálculo del contenido de humedad que ocupa un lapso de 24 horas). Al momento de ir al campo se llenó el botellón con 6.4 Kg (6400 gr) para tener una medida cerrada al momento de pesar el contenido sobrante de la botella una vez llenado el agujero.

A1.2.3.6 Repita el procedimiento un mínimo de tres veces. La variación máxima entre cualquier determinación y el promedio no superará el 1%. Utilice el promedio de las tres determinaciones para este valor en los cálculos de la prueba. El subcomité D18.08 lo estima disponible datos de que los resultados de dos pruebas realizadas correctamente por un operador experto sobre el mismo material en un momento dado y la ubicación no debe diferir en más de aproximadamente 2 lb/ft3 (3,2 kg/m3) Las pruebas realizadas por operadores no se espera que el mismo material produzca una mayor diferencias.

BIBLIOGRAFIA: http://icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/02_laboratorio/manual_labor atorio/densidad_in_situ.pdf https://es.wikipedia.org/wiki/Densidad http://www.estudiosgeotecnicos.info/index.php/descriptoresgeotecnicos-2-densidad-humedad-y-parametros-de-estado/

ANEXOS: Calibración.

Peso de la arena en la olla

Peso de la arena

vaciado de la arena

llenado del cono

arena que ocupa en cono

Salida de Campo

Peso de la arena

Peso de la arena en situ

cavado del agujero

llenado de arena en el agujero

Muestra en el horno

llenado del agujero con arena

peso arena sobrante

Ubicación de la muestra

CIIRDENADAS UTM WGS84 NORTE 9753046.135

ESTE 5133553.732