• Author / Uploaded
• Jonathan Blandino

Citation preview

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCION

LABORATORIO DE MECANICA DE SUELO I PRACTICA # 8 TEMA: DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DEL SUELO EN EL CAMPO. “MÉTODO DEL CONO DE ARENA”

INTEGRANTES: 1. YANNEL ANTONIA DOLMUS PERALTA 2. ANGEL MARTIN FARRACH HISLOP 3. HARVING JOSUÉ CRUZ GUADAMUZ 4. ROBERTO ANTONIO CABRERA PÉREZ 5. DANIEL ALEXANDER DOMÍNGUEZ CARRIÓN 6. LUIS EDUARDO CASTILLO URBINA 7. JONATHAN JOSUÉ BLANDINO GUTIÉRREZ 8. FREDDY JOSÉ BLANDINO RODRÍGUEZ 9. CRISTOPHER ANTONIO AGUILERA MENDOZA 10. MICHAEL ENOC CALERO LÓPEZ GRUPO: 3M2-C1 PROFESOR DE TEORÍA: BRYAN JESÚS CHAVARRÍA GONZÁLEZ PROFESOR DE PRÁCTICA: ELVIS MONTES FECHA DE REALIZACIÓN29 05 DE FEBRERO DEL 2019 FECHA DE ENTREGA: 12 DE FEBRERO DEL 2019

Página 1 de 17

ÍNDICE

PORTADA--------------------------------------------------------------------------1 ÍNDICE-----------------------------------------------------------------------------2 INTRODUCCIÓN------------------------------------------------------------------3 OBJETIVOS------------------------------------------------------------------------4 GENERALIDADES ---------------------------------------------------------------5 MATERIALES Y EQUIPOS ------------------------------------------------------7 PROCEDIMIENTO ---------------------------------------------------------------8 CÁLCULOS------------------------------------------------------------------------10 TABLAS---------------------------------------------------------------------------12 INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS---------------------------------13 CONCLUSIÓN--------------------------------------------------------------------14 BIBLIOGRAFÍA -----------------------------------------------------------------15 ANEXO----------------------------------------------------------------------------16

Página 2 de 17

INTRODUCCIÓN En el siguiente informe que contiene la práctica número 8 de laboratorio de mecánica de suelo, con el tema Determinación de la densidad del suelo en el campo “Método del cono y la Arena”. Fue llevada a cabo el martes el 05 de febrero del presente año a las 2:30pm con el Ing. Elvis Montes en el recinto universitario Pedro Arauz Palacios (RUPAP). Una vez determinado, para el suelo que se va a utilizar en un sitio determinado, los criterios de compactación, generalmente con limitaciones de humedad y densidad es necesario utilizar algún método para la verificar los resultados. Cuando el trabajo de compactación va progresando en el campo, es conveniente saber si el peso volumétrico especificado se está logrando o no. Esto se conoce como control de compactación de campo. Esta verificación se logra con varios procedimientos estándares, nosotros utilizaremos el método más frecuente usado. El método del cono y la arena: este método de ensayo es utilizado para determinar la densidad de suelos compactados durante la construcción de terraplenes, rellenos de carreteras y rellenos estructurales posteriores, a menudo es empleado como una base de aceptación para suelos compactados a una densidad especificada o porcentaje de densidad máxima determinado por un método de ensayo (método proctor). Este método de ensayo puede usarse para determinar la densidad en el sitio de depósito de un suelo natural, mezclas de suelo u otro material similar. El uso de este método de ensayo generalmente se limita para suelos en una condición no saturada. No es recomendable para suelos blandos o suelos blandos o desmenuzables o en suelos cuya condición de humedad provoque filtraciones de agua al realizar la excavación del agujero. La exactitud del ensayo puede verse afectada en suelos que se deforman fácilmente o que pueden sufrir cambios en el volumen del agujero excavado, debido a la vibración al estar de pie o caminar cerca del agujero durante el ensayo. Determinar la densidad de suelos compactados utilizados en la construcción de terraplenes de tierra, rellenos de carreteras y estructuras de relleno es comúnmente manejado como base de aceptación para suelos compactados a una densidad especifica o a un porcentaje de densidad máxima determinada por un método de ensayo normado El aparato utilizado en este método de ensayo está limitado para ensayos en suelos que contengan partículas no mayor de 2 pulgadas de diámetro.

Página 3 de 17

OBJETIVOS Explicar en forma general el procedimiento que se debe desarrollar para la determinación de la densidad del suelo en el sitio por el método del cono de arena. Determinar la densidad y peso unitario en una superficie de un suelo compactado por medios mecánicos. Determinar correctamente la densidad de un suelo en el sitio por medio del método de ensayo descrito en la norma AASHTO T 191. Familiarizar al estudiante con el método comúnmente utilizado en el campo para determinar la densidad del suelo.

Página 4 de 17

GENERALIDADES La compactación de suelos es un proceso artificial en el cual las partículas de suelo son obligadas a estar más en contacto (unidas) las unas con las otras, mediante una reducción de vacíos, empleando algún medio mecánico, esto se realiza para mejorar las propiedades ingenieriles del suelo. La importancia de la compactación de suelos radica en el aumento de la resistencia y disminución en la capacidad de deformación que se obtiene al someter al suelo a técnicas, que aumenten el peso específico seco, disminuyendo los vacíos. Los métodos empleados para la compactación de suelos dependen del tipo de materiales con que se trabaje en cada caso; en los materiales puramente friccionan tés como la arena, los métodos vibratorios son los más eficientes, en tanto que en suelos plásticos el procedimiento de carga estática resulta el más ventajoso. En la práctica, estas características se reflejan en el equipo disponible para el trabajo, tales como: plataformas vibratorias, rodillos lisos. Estos ensayos se usan en obra para: Llevar un control de calidad de compactación en subrogantes para carreteras. Aumentar la capacidad de soporte del suelo y reducir los asentamientos del terreno para establecer un mejoramiento del terreno en la construcción de terraplenes. Hoy en día es muy importante saber el estado de la superficie sobre la cual requiere construir de acuerdo al uso que se le va a dar y una de las formas más confiable es a través de un Densímetro Nuclear, método indirecto; y otro aún más utilizado que a su vez es un método más directo, el Cono de arena 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: 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.

Página 5 de 17

Peso unitario (Y): es el peso de unidad de volumen (uso del término peso significa fuerza). Peso unitario seco (Yd): se define como el peso de los sólidos del suelo o roca por unidad de volumen total de la masa de suelo o roca Peso unitario húmedo (Y): es el peso por unidad del volumen total de un suelo o masa de roca (solidos más agua), independientemente del grado de saturación. Contenido de humedad:(w%): es la proporción de la masa de agua contenida en los poros o agua libre, en una masa dada de material, respecto a la masa de los sólidos de las partículas de ese material, expresada como porcentaje Arena: son partículas de roca que pasan el tamiz No 4(4.75mm) y se retienen en el tamiz No 200(75mm). MÉTODO DEL CONO DE ARENA El método del cono de arena, se aplica en general a partir de la superficie del material compactado hasta una profundidad aproximada de 15cm. Y cuyo diámetro del hoyo de extracción de suelo es aproximadamente 4 pulgadas y relativo a la abertura de la placa base del cono metálico de ensayo; 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 estandarizada (arena compuesta por partículas cuarzosas, sanas, no cementadas, de granulometría redondeada y comprendida entre las mallas Nº 10 ASTM (2,0 mm.) y Nº 35 ASTM (0,5 mm.)) y de granos redondeados para llenar el hueco excavado en terreno.

Página 6 de 17

MATERIALES Y EQUIPOS Densímetro o cono metálico. Placa base metálica con un círculo hueco. Recipiente de plástico o metal de 4000 cm³ de capacidad aproximadamente. Dos bolsas conteniendo arena calibrada (20±30) seca, una con peso de 2.00 kg y la otra con peso de 4.00kg. Cincel de acero liso de 5/8” de diámetro y una altura de 25 cm de longitud aproximadamente. Cuchara. Brocha de 4”. Mazo de dos libras y media de peso. Taras para el contenido de humedad. Balanza con precisión de 0.1 gramo y capacidad de 2.0 kg. Balanza con precisión de 1.0 gramo y capacidad de 25 kg. Horno con temperatura constantes de 110±5ªC. Pala y barra ( si fuese necesario).

Página 7 de 17

PROCEDIMIENTO Preparación del material. Trabajo de laboratorio. 1.-Calibrar la arena a utilizar, cribándola por los tamices No. 20 y No. 30 desechando lo que retenga el tamiz No. 20 y lo que pase el tamiz No. 30. 2.-Determinarle el peso volumétrico seco suelto de la arena calibrada. 3.-Pesar la arena y obtener dos pesos de arena (para cada ensaye) de 2.0Kg y 4.0kg. Depositar la arena en bolsas e identificar estas. Trabajo de campo. 4.-Limpiar con la brocha todo el suelo suelto del área donde se realizará el ensaye. 5.-Colocar la placa base. Esta no debe de moverse hasta que se termine el ensaye. Factor de calibración. 6.-Colocar el cono sobre la placa base (el hueco de la placa base debe de coincidir con el cono). Verificar que la válvula de pase este cerrada. 7.-Verter sobre el cono superior el contenido de la bolsa con arena (peso 2.0kg). Anotar la identificación de la bolsa. 8.-Abrir válvula de pase y dejar caer la arena hacia el cono inferior y el suelo. Cuando la arena deje de verter, cierre la válvula. 9.-La arena que quedó (sobrante) en el cono superior deposítela en la bolsa que contenía los 2.0 k de arena. 10.-Retire el densímetro (cono) de la placa base y comience a excavar sobre el suelo con ayuda del mazo y el cincel hasta una profundidad de 10 a 15 centímetros, como se lo indica el Instructor de la clase. 11.-Deposite el suelo extraído en el recipiente volumétrico, colocándole la tapa para evitar perder la humedad natural del suelo. Anote la identificación del recipiente. 12.-Coloque el cono sobre la placa base (como se indicó en el paso No. 6). 13.-Vierta el contenido de arena de 4.0 kg de peso sobre la parte superior del cono.

Página 8 de 17

14.-Abra la válvula de pase y deje que la arena fluya hacia la parte inferior del cono y el hueco (excavación) hasta llenar estos. 15.-Cuando la arena deje de fluir, cierre la válvula y la arena sobrante en el parte superior del cono deposítela en la bolsa que contenía los cuatro kilogramos de arena. 16.-Retire de la excavación la arena usada y deposítela en un balde, esta arena se lavara y se volverá a cribar para usarse en otro ensaye.

Página 9 de 17

CÁLCULOS

X= peso de la arena sobrante (2kg)

; peso arena sobrante (5kg)

Tara B-180= 54.4gr

𝛾𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 = 1.250𝑘𝑔/𝑚3

Calibración sobrante de 2kg= 1.114kg

𝑤𝑒𝑥𝑐 = 0.0544𝑘𝑔

Calibración sobrante de 5kg=1.976kg Material extraído=2.837kg Peso de la tara=> muestra representativa => seca 275.3gr =>2kg 𝑊𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎𝑢𝑠𝑎𝑑𝑎 = 2 − 𝑥 = 2 − 1.114𝑘𝑔 = 0.886𝑘𝑔 𝑉1 =

2𝑘𝑔 𝛾𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎

𝑉1 =

0.886𝑘𝑔 1.250𝑘𝑔/𝑚3

= 0.0709𝑚3

=>5kg 𝑊𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 𝑢𝑠𝑎𝑑𝑎 = 5 − 𝑥 = 5 − 1.976𝑘𝑔 = 3.024𝑘𝑔 𝑉2 =

5𝑘𝑔 𝛾𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎

𝑉2 =

3.024𝑘𝑔 1.250𝑘𝑔/𝑚3

= 2.4192𝑚3 Página 10 de 17

259.7gr

=>Mat excavacion 𝑉𝑒𝑥𝑐 = 𝑉2 − 𝑉1 = 2.4192 − 0.0709 = 2.3483𝑚3 => 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 %𝑤 =

𝑤𝑡 + 𝑚ℎ − 𝑤𝑡 + 𝑚𝑠 ∗ 100 𝑤𝑡 + 𝑚𝑠 − 𝑤𝑟

%𝑤 =

275.3𝑔𝑟 − 259.7𝑔𝑟 ∗ 100 259.7𝑔𝑟 − 54.4𝑔𝑟

%𝑤 = 7.60 𝛾𝑤 = =

𝑊𝑒𝑥𝑐 𝑉𝑒𝑥𝑐

2.837𝑘𝑔 2.3483𝑚3

= 1.2081𝑘𝑔/𝑚3 𝛾𝑤

𝛾𝑤 = 1+%𝑤 =

0.0232𝑘𝑔/𝑚3 1+7.60

= 0.0027𝑘𝑔/𝑚3 𝛾𝑠𝑖𝑡𝑢

=> %𝑐𝑜𝑚𝑝 𝛾𝑑𝑚𝑎𝑥 ∗ 100 0.0027𝑘𝑔/𝑚3 1404.128𝑘𝑔/𝑚3

∗ 100

= 0.00019%

Página 11 de 17

INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS

En la interpretación de los resultados obtenidos realizado en el laboratorio podemos decir que es un método bastante eficiente el cual se usa para realizar estudios de suelos, el método del cono y arena es un método utilizado para determinar la densidad de una obra estructural, rellenos de carreteras o terraplenes de terrazas siendo así un método bastante efectivo se pudo ver que la densidad del sitio nos dio alrededor de 0.129kg/m3, esto nos conlleva a pensar que el suelo con el pasa del tiempo se fue moldeando o sea hubo un endurecimiento del terreno también el porcentaje de humedad se puede ver que fue un porcentaje muy por debajo del 10%esto quiere decir que el suelo está totalmente seco debido a que la profundidad del que extraído la muestra era de 15cm.

Página 12 de 17

CONCLUSIÓN En conclusión podemos decir que el estudio del suelo por el método del cono y la arena, se puede resaltar, su utilidad y efectividad en el campo laboral o estudios geotécnicos ya sea para la planificación de obras verticales y horizontales o para la construcción de terraplenes, también además es muy importante destacar que este método se ve muy sencillo pero es bastante eficiente talvez no el más exacto pero si cumple con las normas ya establecidas para la , este método de ensayo generalmente se limita para suelos en una condición saturada ,no se recomienda para los suelos blandos o filtraciones de agua al realizar la extracción de la muestra, debido a que si el suelo es bastante blando al momento de excavar el agujero se corre el riesgo que las paredes del agujero se desmoronen provocando así una ruptura en el suelo y también si a suelo permite bastante filtración de agua estamos prescindo de una limitación técnica y no recomendable, trabajar en suelo que permitan un alto grado de filtración de agua, lo que se podría así realizar una mejora del suelo si en un dado caso se desea construir, sobre la superficie de este mismo o para rellenos de carretera no es fácil encontrar un punto exacto de cómo lidiar con este tipo de dificultad que se presenta en campo pero si el suelo que se está estudiando no cumple con el rango mencionado con este tipo de dificultades al momento de realizar los cálculos.

Página 13 de 17

BIBLIOGRAFÍA https://es.slideshare.net/edumic/densidad-in-situmtodo-del-cono-de-arena https://www.academia.edu/27760494/DENSIDAD_DEL_CAMPO_M%C3%89T ODO_CONO_DE_ARENA https://es.scribd.com/document/130314262/Densidad-de-Campo

Página 14 de 17

ANEXO

Página 15 de 17

Página 16 de 17

Página 17 de 17