• Author / Uploaded
• Brian Flores

Citation preview

UNIVERIDAD PERUANA LOS ANDES _________________________FACULTAD DE INGENIERIA_________________________ METODO 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. 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. El Grado de Compactación de un suelo se determina de acuerdo a la siguiente expresión:

Donde: �� = ����� �� ����������óN ��� = �������� ���� �������� �� �� ����� ��� = �������� ���� �á���� �������� �� �� �����������

EQUIPOS Y MATERIALES            

Aparato del cono de Arena. Arena de Ottawa. Placa metálica hueca. Balanza con una calibración al gramo Cápsula. Cincel. Tamiz (3/4’’) Cucharas. Brocha. Martillo. Horno. Depósito.

PROCEDIMIENTO DE ENSAYO

UNIVERIDAD PERUANA LOS ANDES _________________________FACULTAD DE INGENIERIA_________________________  Se selecciona el lugar para efectuar el ensayo, en nuestro caso al costado del laboratorio de pavimentos de una capa de suelo simulada como subrasante.  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.  A continuación se coloca la placa y se comienza a hacer una perforación (cavado con cincel), teniendo como guía el agujero interior de la placa, a una profundidad de 15 cm. Todo el material que se saque del agujero se coloca en una bolsa plástica o en un depósito y se pesa.  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. 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. 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. El peso de la arena dividida por su densidad, obtenida en el laboratorio mediante la calibración, nos da el volumen del agujero.

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

METODO NUCLEAR

UNIVERIDAD PERUANA LOS ANDES _________________________FACULTAD DE INGENIERIA_________________________ Este Modo Operativo descrito es útil como una técnica rápida no destructiva para determinar in situ la densidad de suelo y roca. Este Modo Operativo es adecuado para el control de calidad y la prueba de aceptación para aplicaciones en construcciones, investigación y desarrollo. La naturaleza no destructiva del ensayo permite que se realicen mediciones respectivas en un solo lugar de ensayo.

EQUIPOS Y MATERIALES      

Dispositivo de medición nuclear Referencia estándar Dispositivo para la preparación del lugar. Varilla de transmisión Extractor de la varilla de transmisión Un martillo deslizante

PROCEDIMIENTO 1. Estandarizar el dispositivo de medición. 2. Seleccionar un lugar para el ensayo. Si el dispositivo está más cerca de 250 mm (10 pulg) a cualquier masa vertical que pueda influenciar el resultado, tales como en una zanja o a lo largo de un tubo, seguir el procedimiento de corrección indicado por el fabricante. 3. Remover todo material suelto y alterado. Remover el material adicional de modo que se consiga el material que representa una muestra válida de la zona o estrato que será probado. Deberá considerarse el secado superficial y la dispersión espacial al determinar la profundidad del material que será removido. 4. Nivelar o raspar una superficie horizontal llana de modo que se obtenga un contacto máximo entre el dispositivo de medición y el material ensayado. La colocación del dispositivo de medición en la superficie del material que será probado es siempre muy importante, pero es especialmente decisiva para la determinación satisfactoria de la densidad cuando se está usando el método de Retrodifusión. La condición óptima en todos los casos, es el contacto total entre la superficie inferior del dispositivo de medición y la superficie del material que es probado. Para corregir irregularidades en la superficie, puede ser necesario usar finos o arenas finas del lugar como relleno mineral. La profundidad del relleno mineral no debe exceder de aproximadamente 3 mm (1/8 pulg) y el área total rellenada no debe exceder el 10% del área inferior del instrumento. La profundidad máxima de cualquier vacío debajo del dispositivo de medición que puede ser tolerada sin rellenar no debe exceder de aproximadamente 3 mm (1/8 pulg). Varias pruebas de asiento pueden requerirse para conseguir estas condiciones.

UNIVERIDAD PERUANA LOS ANDES _________________________FACULTAD DE INGENIERIA_________________________ 5. Proceder con el ensayo de la siguiente manera: 

Procedimiento de Retrodifusión: a) Asentar el dispositivo de medición firmemente en el lugar de ensayo preparado. b) Mantener cualquier otra fuente radioactiva alejada del dispositivo de medición para evitar afectar la medición así como las lecturas. c) Asegurar y registrar una o más lecturas para el período normal de medición en la posición de retrodifusión. d) Determinar la relación entre la lectura al conteo estándar o al conteo con intervalo de aire. A partir de esta relación de conteo, de la apropiada calibración y la información de ajuste, determinar la densidad húmeda in situ.



Procedimiento de Transmisión Directa. a) Hacer un agujero perpendicular a la superficie preparada usando la guía y el dispositivo para formar agujeros (numeral 4.1.3 de este ensayo) o si es necesario taladrar. La profundidad y alineación del agujero deben ser tales que la inserción de la sonda no debe causar que dispositivo de medición se incline a partir del plano de la superficie preparada. La profundidad del agujero debe ser mayor que la profundidad donde será colocada la sonda. La guía debe ser del mismo tamaño que la base del dispositivo de medición, con el agujero en el mismo lugar de la guía así como la sonda en el dispositivo. Las esquinas de la guía se señalan delineando la superficie del suelo. Luego la placa de guía es removida y se realiza cualquier reparación necesaria a la superficie reparada. b) Proceder con el ensayo de la siguiente forma: c) Colocar el dispositivo de medición en la superficie del suelo, alinearlo cuidadosamente con las marcas hechas en el suelo de modo que la sonda esté directamente sobre el agujero ya formado. d) Insertar la sonda en el agujero. e) Asentar el dispositivo de medición firmemente girándolo alrededor de la sonda con un movimiento de atrás hacia delante. f) Tirar suavemente del dispositivo de medición de modo que una el lado de la sonda con el lado del agujero que esté más cerca al detector (o fuente) localizado en el encaje del dispositivo de medición. g) Mantener cualquier otra fuente radioactiva lejos del dispositivo para evitar afectar la medición. h) Asegurar y registrar una o más lecturas para el período normal de medición. i) Determinar la relación de la lectura y el conteo estándar. A partir de esta relación de conteo, de la calibración adecuada y la información de ajuste, determina la densidad húmeda in situ.

ENSAYO DE PENETRACION ESTATICA La calidad durante un proceso de compactación en campo se mide a partir de un parámetro conocido como grado de compactación, el cual representa un cierto porcentaje.

UNIVERIDAD PERUANA LOS ANDES _________________________FACULTAD DE INGENIERIA_________________________ Su evaluación involucra la determinación previa del peso específico y de la humedad óptima correspondiente a la capa de material ya compactado. Este método de conocer el grado de compactación 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. Es importante decir que este ensayo aplica solo para suelos granulares y que sean cohesivos, también tenemos que mencionar que mientras se está haciendo el ensayo no puede haber vibraciones cerca del lugar donde se esté haciendo la prueba.

MATERIALES Y EQUIPOS:



Molde próctor para conocer la densidad de la arena.



Equipo (compuesto de un frasco, un cono metálico y arena sílica o de Ottawa que pase la malla #20 y se retenga en la #30



Base metálica para el cono



Balanza de 20 kg con aproximación de 1 gr



Una charola cuadrada



Una brocha y una cuchara



Una cápsula de aluminio con tapa



Un horno con temperatura controlable que sea capaz de mantener una temperatura de 110ºC



Un cincel y un martillo



Bolsas de plásticas



Una placa de 10cm de diámetro

PROCEDIMIENTO: Se mide el diámetro y altura del cilindro y se calcula el volumen del cilindro; después se pesa el cilindro con la base, se cierra la válvula del cono, se coloca éste sobre las

UNIVERIDAD PERUANA LOS ANDES _________________________FACULTAD DE INGENIERIA_________________________ mariposas del cilindro evitando que se mueva, se abre la válvula y se llena el molde con arena hasta que ésta se derrame; se cierra la válvula una vez que ha cesado el movimiento al interior del frasco y se enraza el cilindro ayudado por un cordell para evitar ejercer presión, se limpia la base con la brocha y se pesa; por diferencia de pesos se obtiene el peso de la arena que dividida entre el volumen del cilindro nos proporcionará el peso volumétrico. Se repite el proceso anterior de 3 a 5 veces dependiendo las variaciones en el peso de la arena. Cilindro y base

FRASCO CON CONO Para obtener el peso de la arena que llena el cono y la base se procede a hacer lo siguiente: se pesa el equipo con arena, se coloca la base sobre una superficie plana (en este caso la charola), se cierra la válvula y se coloca el cono sobre la placa permitiendo que fluya la arena dentro del cono, cuando se detenga el movimiento de la arena dentro del frasco se cierra la válvula y, se pesa el equipo con la arena sobrante. Cono sobre la placa para obtener el peso de la arena retenida entre el cono y la placa El siguiente paso es la obtención del peso volumétrico de campo, para ello se pesa el equipo con arena y la cápsula. En el campo, en el lugar en que se realizará la prueba se debe nivelar, colocar la placa y trazar el diámetro de ésta, se extrae el material procurando evitar pérdidas hasta una profundidad de 8 a 10 cm. El material extraído deberá colocarse en una bolsa de plástico para evitar que pierda agua. Después se coloca el cono sobre la base, se cierra la válvula y cuando esté listo se abre la válvula para que fluya la arena dentro de la cala y el cono, cuando se llenen ambos elementos, se cierra la válvula y se pesa el equipo con la arena restante. Se pesa el material extraído de la cala y de ahí mismo se obtiene una muestra representativa que será pesada para obtener el contenido de humedad, con estos datos se obtiene el peso específico seco máximo de campo y dividiéndolo entre el peso volumétrico seco máximo de laboratorio nos indica el grado de compactación de campo.

INTRODUCCION

UNIVERIDAD PERUANA LOS ANDES _________________________FACULTAD DE INGENIERIA_________________________

El ensayo de densidad IN SITU por el método del CONO DE ARENA permite obtener la densidad de terreno al cual sea aplicado el mismo, y así verificar los resultados obtenidos en trabajos de compactación de suelos, y compararlos con las especificaciones técnicas en cuanto a la humedad, la densidad y el grado de compactación del suelo evaluado, y así poder determinar la calidad del suelo donde se vayan o se están ejecutando proyectos de ingeniería. Entre los métodos utilizados para determinar la Densidad del Terreno se encuentra el Método del Densímetro Nuclear, Método del Cono de Arena, este último que es el descrito en el siguiente informe, es aplicable en suelos cuyos tamaños de partículas sean menores a 1 ½” (38mm); y se basa en la relación hecha entre el Peso del Suelo Húmedo (sacado de una pequeña perforación hecha sobre la superficie del terreno y generalmente del espesor de la capa compactada) con el volumen del dicho agujero. Para luego proceder a calcular el peso unitario seco. En este informe se detallará los fundamentos básicos para la realización del ensayo, así como el procedimiento de ejecución y la toma de datos que serán indispensables para calcular el contenido de humedad, densidad de la arena y calibración del cono. En consecuencia también se determinara el grado de compactación de la capa del suelo (en este caso suelo de SUBRASANTE), para analizar la calidad del suelo de obra.

OBJETIVOS DEL ENSAYO:

UNIVERIDAD PERUANA LOS ANDES _________________________FACULTAD DE INGENIERIA_________________________ -

Determinar la Densidad del Suelo Seco y el Contenido de Humedad del Suelo compactado en el campo, para luego poder determinar el Grado de Compactación que presenta el suelo en el campo por el Método de Cono de Arena. Comprobar el grado de compactación del campo a partir de nuestro ensayo realizado.

REFERENCIA NORMATIVA: Las siguientes referencias contienen disposiciones que al ser citadas en este texto constituyen requisitos de la presente Norma:    

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 (Densidad en el sitio - Método del Cono) ASTM D 1556 (Standard Test Method for Density and Unit Weight of Soil in Place by the Sand-Cone Method) ASSHTO T 191 (Density In-Place By The Sand Cone Method)

MARCO TEÓRICO 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  Ensayo de Penetración Estática  Densímetro nuclear Tanto el método del cono de arena como el del balón de caucho, son aplicables en suelos cuyos tama