densidad del suelo
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OBJETIVOS.
OBJETIVO GENERAL.
Poner en practica los conocimientos adquiridos en clase, acerca de la materia
MECANICA DE LOS SUELOS. A la vez de empararnos de nuevos
conocimientos mediante la investigación y el estudio de campo.
OBJETIVOS ESPECIFICOS.
Determinar el contenido de humedad en prueba de campo mediante el
CONO DE ARENA.
Conocer las normas que rigen el ensayo del CONO DE ARENA.
Identificar los posibles errores que se pueden cometer en el transcurso de
la prueba y formas de evitarlos.
INTRODUCCION.
El poder conocer la densidad que posee un suelo en terreno o en su Estado
natural, ha sido un gran reto para los investigadores de mecánica de suelos y
científicos del área en general. Se realiza esta determinación para comprobar el
grado de compactación en rellenos compactados artificialmente.
Es muy útil en el caso de suelos sin cohesión (gravas y arenas), los cuales,
por lo general no permiten obtener muestras inalteradas, y por medio de la
densidad in situ se puede reproducir el suelo natural en la densidad natural a
partir de una muestra alterada.
Existen diferentes procedimientos, entre ellos el densímetro de
Washington y el método del cono de arena (Nch 1516), los cuales consisten
en realizar un orificio en el suelo, determinar el peso seco del material y el
volumen que dicho material ocupaba. Entre otros métodos tradicionales se
encuentran: el Método del Balón de goma, el de los Bloques, el de Sumergir
en Parafina y otros mas en donde todos coinciden en la forma de obtener del
suelo natural su peso seco, pero difieren en la determinación de su volumen.
En esta practica estudiaremos específicamente el método del cono de arena, los
otros métodos se dejan a cuenta propia, ya que no están enfocados en ele
programa de estudios.
MARCO TEORICO.
DETERMINACION DE LA DENSIDAD DEL SUELO EN TERRENO
El ensayo es aplicable a suelos que contengan hasta un 12% de partículas finas
y un tamaño máximo nominal de 80 mm
Una vez que se han definido los criterios de compactación - en la forma de
especificaciones técnicas - para las obras en terreno, es necesario utilizar un
método para determinar la densidad o peso unitario que el suelo alcanza luego
de la compactación.
Para obtener estas densidades existen los siguientes métodos en terreno:
Cono de arena
Balón de densidad
Densímetro nuclear
En este laboratorio 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.
El aparato del cono de arena consistirá de un frasco de aproximadamente un
galón (3.785lts.) y de un dispositivo ajustable que consiste de una válvula
cilíndrica con un orificio de 12.7mm (1/2”) de diámetro y que tiene un pequeño
embudo que continua hasta una tapa de frasco de tamaño normal en un extremo
y con un embudo mayor en el otro. La válvula deberá tener topes para evitar su
rotación cuando este en posición completamente abierta o completamente
cerrada. El aparto deberá estar de acuerdo con las exigencias indicadas.
Placa base para su uso esto puede hacer mas difícil la nivelación pero permite
en el ensayo abrir agujeros de diámetro mayores y puede reducir la perdida de
suelo al pasarlo del agujero de ensayo al recipiente, así como también ofrecer
una base mas constante para ensayos en suelos blandos. Cuando se usa la
placa de base deberá considerarse como una parte del embudo en el
procedimiento de este método de ensayo.
La arena que se utilice deberá ser limpia, seca, uniforme, no cementada, durable
y que fluya libremente. Además deberá tener un coeficiente de uniformidad
(D60/D10) menor que 2 y no contener partículas que queden retenidas en el
tamiz de 2mm (N°10). Debe ser uniforme y preferiblemente de forma
redondeada o sub-redondeada para favorecer que fluya libremente y desprovista
de partículas o arena fina (menor que 250m, N°60), para prevenir segregación
en almacenamiento o uso, y cambios de peso unitario aparente como
consecuencia de variaciones en la humedad atmosférica.
Al seleccionar una arena para ser usada, deberá hacerse, como mínimo, cinco
determinaciones de peso unitario aparente de cada bulto y para que la arena
sea aceptable, no deberá existir entre cada uno de los resultados individuales y
el promedio una variación mayor que el 1% del promedio. Antes de usar una
arena deberá secarse y dejarse luego en reposo hasta que obtenga la condición
de “seca al aire”, en la zona en que va a ser usada.
Una balanza de capacidad de 10Kg. Y sensibilidad de 2g. y otra de capacidad
de 200g. y sensibilidad de 0.1g.
Estufa, horno u otro equipo adecuado para secar muestras con el fin de
determinar su contenido de humedad.
Para la determinación de la densidad de suelo en campo podemos citar algunos
estándares específicos para cada prueba de campo como son los siguientes :
AASHTO T181-62 METODO PARA AGREGADOS GRUESOS DE GRAN
TAMAÑO.
T191-61 METODO DEL CONO DE ARENA
T205-64 DENSIDAD POR MEDIO DE LA BOMBA O BALON
ASTM D1556-64 CONO DE ARENA
ASTM D2167-66 METODO DEL BALON DE CAUCHO.
El método del cono de arena representa una forma indirecta de obtener el
volumen del agujero. La arena utilizada es generalmente material que pasa el
tamiz # 20 y ésta se encuentra retenida por el tamiz #30 . aunque el material
menor que el tamiz # 30 y mayor que el #40 o el material menor que el tamiz #30
y mayor que el tamiz #50 puede también utilizarse, generalmente es deseable
tener una arena uniforme o “ de un solo tamaño” para evitar problemas de
segregación ( un volumen de arena fina puede pesar mas que el mismo volumen
de arena gruesa, y un volumen de la mezcla puede pesar aun mas), de forma
que en las mismas condiciones de vaciado pueda lograrse la misma estructura
del suelo ( de la misma densidad) y duplicación requerida.
No se debe de olvidar que para poner en practica este método , el cono debe
estar sobre una superficie lisa, sin bordes ni desniveles, ya que necesitamos que
sea superficie plana para que la entrada de arena sea constante en todo el
agujero.
PROCEDIMIENTO.
Se pesaron 5,000 gr. De arena para introducirla al cono de arena.
Hicimos un agujero en el suelo de 12 cm de profundidad y lo llenamos con la
arena que teniamos ya en el cono.
Cuando el agujero estaba lleno, se cerró la llave del cono de arena y lo retiramos
del agujero.
Sacamos la arena del agujero y la arena que quedó en el cono la pesamos.
Volumen de arena del agujero = peso de arena / volumen de arena
= 2665 cm3
Volumen del suelo = volumen de arena – ( volumen de cono + plato)
Volumen de suelo = 2665-1125 = 1540 cm3
Peso unitario húmedo =
Peso unitario seco =
% de compactación =
PUH = PESO UNITARIO HUMEDO.
PVSM = PESO VOLUMETRICO SECO MAXIMO.
Con los datos obtenidos en el ensayo y los cálculos encontrados, precedimos a
llenar la siguiente tabla:
DENSIDAD DE CAMPO AASHTO T191 Y ASTM D1556.
FECHA : 290606PROYECTO : TERRACERIA UAEUBICACIÓN : ANTIGUO CUSCATLANTECNICO ENCARGADO : RHMSOLICITANTE : UAEPESO-VOL-MAX = 1524 kg/m3 PESO-VOL-ARENA = 1481 kg/m3
HUMEDAD OPTIMA = 17.1 % VOL-CONO-PLATO = 1125cm3
CLASIFICACION VISUAL = SUELO ARENOSO COLOR NEGRO.
ENSAYO N° 1
ESTACION 0+010
UBICACIÓN UAE
PESO ARENA + TARA INICIAL 5000
PESO ARENA + TARA FINAL 1052
PESO DE ARENA 3948
VOLUMEN DE ARENA 2665
VOLUMEN CONO + PLATO 1125
VOLUMEN DEL SUELO 1540
PESO DEL SUELO HUMEDO 2724
PESO UNITARIO HUMEDO 1768
PESO UNITARIO SECO 1556
% DE COMPACTACION 116
DETERMINACION DEL CONTENIDO DE HUMEDAD
RECIPIENTE N° 3
PESO SUELO HUMEDO + TARA 104.00
PESO SUELO SECO + TARA 189.00
PESO DE AGUA 15
PESO TARA 78.9
PESO SUELO SECO 110.1
CONTENIDO DE HUMEDAD (%) 13.6
CONCLUCIONES
El valor del % de compactación de 116% se dio porque el suelo en estudio no es
compatible con el suelo que utilizamos para comparación.
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.
RECOMENDACIONES.
Debemos tener cuidado que al momento de realizar el ensayo no esté
trabajando maquinaria compactadota ó en caso de una carretera, se debe
detener el trafico para que la vibración no produzca que entre mas arena
de la debida en el agujero.
Tener en mente que la arena debe ser de Ottawa o para el caso de
nuestro país se utiliza arena de los cóbanos por ser mas barata.
Verificar que la llave esté cerrada antes de levantar el cono de arena para
evitar perdidas de arena , que luego son perjudiciales.
BIBLIOGRAFIA.
ASTM STANDARD IN BUILDING CODES.
SPECIFICATIONS METHODS OF TEST DEFINITIONS.
NINTH EDITION, 1971.
MECANICA DE SUELOS.
T . WILLIAM LAMBE
ROBERT V. WHITMAN.
INTRODUCCION A LA MECANICA DE SUELOS Y CIMENTACIONES.
GEORGE B. SOWERS.