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CONTENIDO
I. INTRODUCCINII. OBJETIVOSIII. MARCO TERICOIV. EQUIPOS Y
MATERIALESV. PROCEDIMIENTO DE TOMA DE DATOSVI. DATOS Y
RESULTADOSVII. CONCLUSIONESVIII. RECOMENDACIONESIX. BIBLIOGRAFIAX.
ANEXOS
I. INTRODUCCIN
Este ensayo proporciona un medio para comparar las densidades
secas en obras de construccin, 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. Es importante mencionar
que las cargas que ejerce sobre el suelo una sper o
infra-estructura, producen en la masa trrea tensiones y
deformaciones que inciden a su vez sobre la edificacin dando as
origen a una interaccin suelo-estructura de carcter esttico, que
puede en muchos casos daar seriamente la edificacin. Por ese motivo
se hace necesario conocer las caractersticas fsicas, hidrulicas y
mecnicas del suelo sobre el cual se apoyar la obra proyectada. Ese
conocimiento se logra mediante un estudio del suelo con la ayuda de
tcnicas y procedimientos ya conocidos, los cuales se ejecutan en el
campo y en el laboratorio. Mediante el uso del mtodo del cono de
arena se logra determinar la densidad o masa unitaria del suelo en
el sitio o campo, este mtodo tambin es utilizado para hallar el
grado de compactacin del suelo, el cual se aplica para establecer
un mejoramiento del terreno para la construccin de terraplenes y
realizar un control de calidad de compactacin en subrasantes para
carreteras. Al obtener estos valores se puede comparar los valores
de estas densidades, se obtiene un control de la compactacin,
conocido como Grado de Compactacin, que se define como la relacin
en porcentaje, entre la densidad seca obtenida por el equipo en el
campo y la densidad mxima correspondiente a la prueba de
laboratorio.
II. OBJETIVOS
2.1) OBJETIVO GENERAL Aprender los conceptos de densidad o peso
unitario del suelo. Conocer los diferentes procesos para determinar
el grado de compactacin del suelo.
2.2) OBJETIVO ESPECFICO Determinar mediante un ensayo in situ
(en el sitio donde se toma la muestra) la densidad y peso unitario
del suelo usando el mtodo del CONO DE ARENA. Determinar el grado de
compactacin de una SUBRASANTE a partir de nuestro ensayo
realizado.
III. MARCO TERICO
3.1) REFERENCIAS NORMATIVASNORMADENOMINACION
NTP 339.143-1999(Mtodo de ensayo estndar para la densidad y peso
unitario del suelo in situ mediante el mtodo del cono de
arena).
MTC E 117(Densidad en el sitio - Mtodo 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)
3.2) DETERMINACION DE LA DENSIDAD DEL SUELO EN TERRENO MTODO
CONO DE ARENA (ASTM D155664)
Definido los criterios de compactacin en la forma de
especificaciones tcnicas para las obras en terreno, es necesario
utilizar un mtodo para determinar la densidad o peso unitario que
el suelo alcanza luego de la compactacin. Para obtener estas
densidades existen los siguientes mtodos en terreno:
1. Cono de arena2. Baln de densidad3. Densmetro nuclear
3.2.1) METODO CONO DE ARENA
El mtodo del cono de arena, se aplica en general a partir de la
superficie del material compactado, este mtodo se centra en la
determinacin del volumen de una pequea excavacin de forma cilndrica
de donde se ha retirado todo el suelo compactado (sin prdidas de
material) ya que el peso del material retirado dividido por el
volumen del hueco cilndrico nos permite determinar la densidad
hmeda. Determinaciones de la humedad de esa muestra nos permiten
obtener la densidad seca. El mtodo 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 cada que este material va a tener en terreno.
Para ello se utiliza un cono metlico.
IV. EQUIPOS Y MATERIALES
1) APARATO DEL CONO DE ARENA
a) Descripcin:
El aparato del CONO DE ARENA consistir de un frasco de
aproximadamente un galn (3.785lts.) y de un dispositivo ajustable
que consiste de una vlvula cilndrica con un orificio de 12.7mm
(1/2) de dimetro que controla el llenado de un cono de 6 de dimetro
y 60 de ngulo basal. Adems tiene un pequeo embudo que continua
hasta una tapa de frasco de tamao normal en un extremo y con un
embudo mayor en el otro.
VLVULA
CONO METLICO
DETALLE DE LA VLVULAFRASCO
La vlvula deber tener topes para evitar su rotacin cuando este
en posicin completamente abierta o completamente cerrada. El aparto
deber estar de acuerdo con las exigencias indicadas. El aparato
debe llevar una PLACA BASE para facilitar la ubicacin del cono de
densidad, permite reducir prdidas al transferir el suelo desde la
perforacin al envase y proporciona una base ms slida en suelos
blandos; esto puede hacer ms difcil la nivelacin pero permite en el
ensayo abrir agujeros de dimetro mayores y puede reducir la perdida
de suelo al pasarlo del agujero de ensayo al recipiente, as como
tambin ofrecer una base ms constante para ensayos en suelos
blandos. Cuando se usa la placa de base deber considerarse como una
parte del embudo en el procedimiento de este mtodo de ensayo. Esta
placa debe considerarse como parte constituyente del cono de
densidad durante el procedimiento de este mtodo de ensayo. b)
Grfica de la Estructura del Equipo:
2) ARENA NORMALIZADA La arena que se utilice deber ser limpia,
seca, uniforme, no cementada, durable y que fluya libremente. Adems
deber tener un coeficiente de uniformidad (D60/D10) menor que 2 y
no contener partculas que queden retenidas en el tamiz de 2mm
(N10). Debe ser uniforme y preferiblemente de forma redondeada o
subredondeada para favorecer que fluya libremente y desprovista de
partculas o arena fina (menor que 250mm, N60), para prevenir
segregacin en almacenamiento o uso, y cambios de peso unitario
aparente como consecuencia de variaciones en la humedad atmosfrica.
Al seleccionar una arena para ser usada, deber hacerse, como mnimo,
cinco determinaciones de peso unitario aparente de cada bulto y
para que la arena sea aceptable, no deber existir entre cada uno de
los resultados individuales y el promedio una variacin mayor que el
1% del promedio. Antes de usar una arena deber secarse y dejarse
luego en reposo hasta que obtenga la condicin de seca al aire, en
la zona en que va a ser usada.
3) PLACA BASE Es una placa con un orificio central de igual
dimetro al del embudo de aparato del cono de arena. El dimetro del
agujero es de 16 cm. aprox.
16 cm
4) CINCEL Para la perforacin en el suelo estudiado. Con una
marca a 15cm de la punta para que sirva como referencia en la
perforacin.
5) BALANZA Para pesar la muestra con sensibilidad al gramo.
6) BROCHA Para limpieza y mejor aplicacin del ensayo.
7) CUCHARON Conjuntamente con los guantes nos ayudaran a recoger
la muestra.
8) TAMIZ Para pasar la muestra obtenida en campo.
9) MARTILLO Conjuntamente con el cincel ayudar a perforar el
suelo estudiado.
10) GUANTES Para recoger la muestra.
11) EQUIPO DE SECADO (HORNO) Estufa, horno u otro equipo
adecuado para secar muestras con el fin de determinar su contenido
de humedad.
V. PROCEDIMIENTO DE TOMA DE DATOS
Se seleccionara el lugar para efectuar el ensayo, en este caso
fue en el mismo campus de la U.N.P.R.G. Se prepara la superficie
del punto a controlar, nivelndola o emparejndola y quitando el
material vegetal que hubiere, para conseguir un buen asentamiento
de la placa. Se coloca la placa base sobre la superficie nivelada y
se procede a excavar dentro de la abertura de la placa base,
iniciando la excavacin con un dimetro menor (desde el centro) y
afinando luego hacia los bordes. La profundidad de la excavacin
debe ser similar al espesor de la capa bajo control, que en este
caso se supuso de 15 cm. por no tener especificaciones tcnicas. Al
ejecutar la excavacin se debe tener cuidado de no alterar las
paredes del suelo que delimitan la perforacin, especialmente cuando
predominan partculas que al sacarlas pueden desmoronar los
costados, cambiando la geometra de la perforacin. Si esto
ocurriese, se deber hacer una perforacin nueva. Se coloca todo el
suelo excavado en un envase o bolsa resistente, el cual debe cerrar
hermticamente para conservar la humedad del suelo y evitar posibles
prdidas de material o contaminacin, con un papel que indique las
condiciones de la muestra (lugar, fecha, material, hora, etc.). Se
procede a pesar en la balanza el cono con la arena ya en su
interior como peso inicial. Se procede a colocar el cono de arena y
abrir la llave hasta que se llene de arena la cavidad hecha Se
procede a pesar el cono de arena con el resto de arena que quedo
como peso final. Se pesa un porcentaje de muestra para determinar
su contenido de humedad posteriormente en laboratorio.
VI. DATOS Y RESULTADOS
N DE PRUEBAD1
ESPESOR COMPACTADO EN CM15 cm.
LADODerecho
PROGRESIVA O ZONANivel Terreno
1.- PESO DE SUELO HMEDO3120
2.- PESO DE DEPOSITO560
3.- PESO DEL SUELO HMEDO DEL HUECO (1-2)2560
4.- PESO ARENA + EL FRASCO4810
5.- PESO ARENA QUE QUEDA EN EL FRASCO989
6.- PESO ARENA HUECO + PESO ARENA CONO (4-5)3821
7.- PESO ARENA CONO1495
8.- PESO ARENA HUECO (6-7)2326
9.- DENSIDAD DE LA ARENA 1.33
10.- VOLUMEN DEL HUECO (8/9)1749
11.- PESO DE GRAVA SECA AL AIRE0.00
12.- PESO ESPECIFICO DE GRAVA2.67
13.- VOLUMEN GRAVA POR DESPLAZAMIENTO (11/12)0.00
14.- PESO DEL SUELO (3-11)2560
15.- VOLUMEN DEL SUELO (10-13) 1749
16.- DENSIDAD DEL SUELO HUMEDO (14/15) 1.46
17.- HUMEDAD DEL SUELO11
18.- DENSIDAD DEL SUELO SECO (16/17+100)x100 1.32
19.- MXIMA DENSIDAD DE LA CURVA 1.80
20.-PORCENTAJE DE COMPACTACIN (18/19*100)73.3 %
VII. CONCLUSIONES
De acuerdo a los resultados obtenidos en el ensayo se tiene:
Peso del Suelo: 2560 Densidad del Suelo Seco: 1.32 Porcentaje de
Compactacin: 73.3 %
De acuerdo a la norma, el grado de compactacin requerido ser del
95% de su Mxima Densidad Seca Terica Proctor Modificado (NTP
339.141:1999) en los Suelos Granulares y del 95% de su Mxima
Densidad Seca Terica Proctor Estndar (NTP 339.142:1999) en los
Suelos Finos.
Segn el CAPITULO 3 (TECNICAS DE INVESTIGACION DE CAMPO, ENSAYOS
DE LABORATORIO, REQUISITOS DE LOS MATERIALES Y PRUEBA DE CONTROL)
CONTROL Y TOLERANCIA indica que en la sub rasante, la humedad de
compactacin no deber variar en 2% del ptimo contenido de humedad a
fin de lograr los porcentajes de compactacin especficos.
Podemos concluir que el suelo est MAL COMPACTADO, ya que tiene
un porcentaje de compactacin de 73.3% , y el grado de compactacin
requerida debe ser del 95% de su Mxima Densidad Seca;
adicionalmente es un suelo orgnico propio de la universidad que est
cumpliendo con otro rol y no el de una base o sub base.
Se puede decir que la compactacin de los suelos es un
procedimiento de estabilizacin mecnica que logra en la estructura
del suelo un incremento considerable de la Resistencia al corte
puesto que ha sido un suelo no compactado no cumpli la funcin
directa de la densidad y la cohesin.
VIII. RECOMENDACIONES
Se debe contar con los equipos adecuados, y en buenas
condiciones, como sus formas geomtricas, sin abolladuras, sin
perforaciones, el horno con la temperatura que se requiere,
balanzas calibradas, etc. muchos instrumentos por el excesivo uso
se deterioran rpidamente. Por tanto, siempre hay que estar
pendiente de sus reposiciones, para obtener buenos y exactos
resultados. La suciedad de la arena, tambin puede influir en la
mala calibracin de la densidad de esta.
IX. BIBLIOGRAFA
MATERIAL DIDCTICO : Manual de ensayo de materiales MTC E
117-2000. Tcnicas de investigacin de campo, ensayos de laboratorio,
requisitos de los materiales y prueba de control. MATERIAL
ELECTRNICO : www.u-cursos.cl/ingenieria/2008/1/ME33A/1/.../165207
http://www.constructorcivil.org/2010/02/densidad-de-campo-metodo-del-cono-de.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:Portada
http://www.astm.org/Standards/D1556.htm
http://civilgeeks.com/astm-d-1556-82-en-espanol/
X. ANEXOSFigura N1: Colocacin de placa.
Figura N2: Excavacin del suelo.
Figura N3: Extraccin del material.
Figura N4:La profundidad de 14cm especificada por norma
tcnica.
Figura N5: Guardar la muestra en una bolsa o recipiente
hermtico.
Figura N6: Se procede a pesar en la balanza el cono con la
arena.
Figura N7: Se procede a colocar el cono de arena.
FOTOS DE GABINETE
NORMAMTC E-117-2000
INGENIERA CIVIL PAVIMENTOS19
