Geotecnia i Informe # 8 Densidad en El Campo, Metodo Cono de Arena

7/25/2019 Geotecnia i Informe # 8 Densidad en El Campo, Metodo Cono de Arena

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UNIVERSIDAD DE

SUCREDETERMINACIN DE LA DENSIDAD DELSUELO EN ELCAMPO METODO DEL CONODE ARENA

AASHTO T 191-61, ASTM D 1556-90


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RESUMEN

Teniendo previamente el peso de los equipos necesarios, se procede a excavarmanualmente un agujero en el suelo que se va a ensayar y todo el material que

se extrae se guarda en un recipiente. Se llena el agujero con arena de densidad

conocida, la cual debe fluir libremente, y se determina el volumen de la arena

(teniendo su densidad y su masa obtenemos su volumen) que ser el mismo del

agujero. Se calcula la densidad del suelo hmedo, in situ, dividiendo la masa del

material hmedo removido por el volumen del agujero determinado por la arena.

Se determina el contenido de humedad del material extra!do del hueco y secalcula su masa seca y la densidad seca del suelo en el campo, usando la masa

hmeda del suelo, la humedad y el volumen del hueco.

JUSTIFICACION

"a calidad durante un proceso de compactaci#n en campo se mide a partir de un

parmetro conocido como $ontrol de compactaci#n de campo, el cual se hace

efectivo mediante diversos m%todos, como el del $ono de arena. &ste ensayo

consiste en la determinaci#n en terreno de la densidad de una muestra de suelo,

lo cual se reali'a mediante la obtenci#n del peso espec!fico hmedo y la humedad

de dicha muestra, a trav%s de la utili'aci#n de un arena con peso espec!fico seco

conocido y siguiendo los parmetros pertinentes.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

amiliari'ar al estudiante con el m%todo comnmente utili'ado en el campopara determinar la densidad del suelo.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

eterminar la densidad y peso unitario en una superficie de un suelo

compactado por medios mecnicos.


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1 eterminar la densidad del suelo en el sitio y la humedad del material a

consultar. *elacionar la densidad seca de campo con la densidad seca mxima

obtenida en el laboratorio, derivadas de los diferentes m%todos decompactaci#n de laboratorio.

MARCO TEORICO

"a densidad relativa es una propiedad !ndice de estado de los suelos que se

emplea normalmente en gravas y arenas, es decir, en suelos que contienen

reducida cantidad de part!culas menores que +.+- mm. (alla / 0++). "a

densidad relativa indica el grado de compactaci#n del material y se emplea tanto

en suelos naturales como en rellenos compactados.

Segn la norma, el porcentaje de finos no debe sobrepasar un 102 para que la

densidad relativa sea aplicable. 3ara mayores contenidos de finos se utili'a por

tanto el ensayo de compactaci#n. "a ra'#n de esta limitaci#n reside en la

ineficacia del procedimiento de vibrado utili'ado en la determinaci#n de la

densidad mxima.

&n casos l!mites, se recomienda reali'ar, tanto el ensayo de densidad relativa

como el de compactaci#n, cuando el porcentaje de finos se encuentra entre 1+y102, conservando los resultados del mejor de ellos.

4ay que hacer notar que el ensayo de densidad relativa puede ser vlido en

suelos que superan el contenido de finos indicado cuando %stos no poseen

plasticidad alguna, como es el caso de algunos materiales de relaves (residuos

dela lixiviaci#n de minerales, por ejemplo, de cobre) y finos tales como el polvo de

roca.

"a densidad relativa tiene gran aplicaci#n en geotecnia debido a las correlacionesque existen con otros parmetros de ingenier!a tales como el ngulo de roce

interno y la resistencia a la penetraci#n de cuchara normal.

3or otra parte, muchas f#rmulas que permiten estimar los asentamientos posibles

de estructuras fundadas sobre suelos granulares, estn basadas en la densidad

relativa.


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1&xisten sin embargo dificultades para determinar la densidad relativa en suelos

granulares de grandes tama5os. 6a que la obtenci#n de muestras inalteradas en

suelos granulares resulta impracticable, a menos que ellas sean obtenidas por

procedimientos tan especiales y costosos como el congelamiento, la densidadrelativa adquiere importancia porque permitir!a reproducir esta condici#n de estado

en el laboratorio.

7T88 &" $898 6 ": :*&9: (1;;< & ": :ST)

=n suelo natural o compactado requiere la determinaci#n de la densidad in situ.

&n la mayor!a delos casos, esta determinaci#n se reali'a utili'ando el m%todo del

cono de arena.$uando el trabajo de compactaci#n va progresando en el campo, es conveniente

saber si el peso volum%trico especificado se est logrando o no. entro de esto

existe un procedimiento estndar que se usa para determinar el peso espec!fico

de campo de compactaci#n.

&l aparato usado en este m%todo consiste en un recipiente de vidrio o plstico con

un cono de metal unido a su parte superior. &l recipiente se llena con arena

8tta>a seca muy uniforme. Se determina el peso del envase, del cono y de la

arena que llena el recipiente (?1). &n el campo se excava un peque5o agujero en

el rea donde el suelo fue compactado. Si el peso del suelo hmedo excavado del

agujero (?0) se determina y se conoce el contenido de agua del suelo excavado,

el peso seco del suelo (?@) se obtiene conA

?@B ?0C(1D(>(2)C1++) ) (1)onde > B contenido de agua

espu%s de excavado el agujero, el cono con el recipiente unido a %l se invierte yse coloca sobre el agujero. Se permite que la arena fluya del envase al agujero y

al cono. =na ve' que el agujero y el cono estn llenos, se determina el peso del

recipiente, del cono y de la arena restante en el envase (?-), de modo queA

?;B?1 B ?- (0)onde ?; B 3eso de la arena para llenar el agujero y el cono.


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1. Pesar todo elimplemeto del!oo de area "

tomamosmateriales para

e#tra!io dem$estra .

%. Tomamos $am$estra e la

!a!&a de 1' !m depro($didad.

). Pesamos lam$estra e#traida.

*. Tomamos $ape+$e,a m$estra

de la e#traida- paraitrod$!ir al &oropara l$eo &allar la

&$medad .

/. Colo!amos el!oo de area-

a0rimos la al$la "de2amos salir la

area por 1'mi$tos.

3. Pesamos el !oo$eamete si laarea e!&ada e el

a$2ero .

4. Lleamos la ta0lade datos.

1

PROCEDIMIENTO


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1

EQUIPOS UTILIZADOS

ens!metro o $ono de arena.

3laca base metlica con un c!rculo hueco.

*ecipiente de plstico # metal de -+++ cmE de capacidad aproximadamente

rasco con arena de densidad conocida

$incel de acero liso

Frocha

a'o

Folsas plsticas para recoger el material del campo

Taras para el contenido de humedad.

Falan'a con precisi#n de +.1 gramo y capacidad de 0.+ Gg

Falan'a con precisi#n de 1.+ gramo y capacidad de 0; Gg

4orno con temperatura constante de 11+H; I$

RESULTADOS OBTENIDOS

Mtodo Cono de arena

Desr!"!#n Datos

Peso $n!tar!o Arena de Otta%a& 14.21kN/m3

Peso arena "ara ''enar e' ono& 1.52Kg

Peso de' re!"!ente ( ono ( arena )antes de $sarse*& 10.852Kg

Peso de' re!"!ente ( ono ( arena )des"$s de

$sarse*&

7.632Kg


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1Peso de' s$e'o +,-edo en e' a.$/ero& 2.372Kg

Conten!do de a.$a de' s$e'o +,-edo& 15.185

Deter-!na!#n de' onten!do de +$-edad

M$estra No 1 0

Lata No 1J 0a

Peso 'ata(s$e'o +,-edo K.< gr


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1Warenaen agujero=16.66N 0.01666 kN

$alculo de volumenA

Volumen Arena en Agujero=Warena en agujeroarena

Volumen Arena en Agujero= 0.0166kN

14.21kN/m3

Volumen Arena en Agujero=0.001172m3

&l volumen de la arena en el agujero, es el mismo volumen del agujero debido a lacapacidad que tiene las part!culas de la arena de 8tta>a a acomodarse a

cualquier volumen irregular.

Volume n Agujero=0.001172m3

eterminaci#n del contenido de humedad del suelo in situA

uestra 9o1A

=(Peso Suelo Humedo+Lata )(Peso Suelo Seco en Horno+Lata)

(Peso Suelo Seco en Horno+Lata )(Peso Lata)

1=78.6 gr70.8 gr

70.8 gr18.9gr 100

1=15.03 uestra 9o0A

2=76.7 gr68.8 gr

68.8 gr17.3 gr100

2=15.34

:hora calculamos la humedad promedio del suelo in situA

promedio=1+2

2


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1promedio=

15.03 +15.34

2

promedio=15.185

3eso el suelo seco en el agujeroA

Ws= W

1+/100

Ws=2.372Kg9.8m s

2

1+15.185/100

Ws=20.181N 0.020181kN

eterminaci#n del peso espec!fico seco in situA

dcampo= Ws

Volumen Agujero

dcampo=0.020181kN

0.001172m3

dcampo=17.21 kN/m3

&l peso espec!fico seco mximo y el $48 obtenido en el laboratorio del ensayo

3roctor odificado fue deA

dmaLa!=19.24 kN/m3

"H#=11.645

Mrado de compactaci#nA

"$= dcampo

dmaLa!100


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1"$=

17.21 kN/m3

19.24 kN/m3100

"$=89.45

&l grado de compactaci#n #ptimo segn la norma oscila entre L;2 y 1++2 y el

grado de compactaci#n que se obtuvo es de KL.-;2

ANALISIS DE RESULTADOS

$abe resaltar que el suelo anali'ado en el laboratorio al cual se le hi'o el ensayo

de 3roctor modificado, no es el mismo suelo que el del campo, pero para fines

acad%micos se anali'# como si fuese el mismo.

e acuerdo con los resultados obtenidos en el campoA Ndcampo B 1.01 G9Cm @,

con un contenido de humedad B 1;.1K;2, que al momento de ubicarlo en la

grfica obtenida con el ensayo de 3roctor modificado el punto queda por fuera de

la grfica esto quiere decir que no cumple con el grado de compactaci#n m!nimo

de L;2 que es equivalente a dmax-Lab (95%) 1 1K.0K G9Cm@, el grado de

compactaci#n real fue de KL.-;2. &stos resultados nos indican que el suelo an

no ha alcan'ado su grado de compactaci#n m!nima, por consiguiente debe

aumentarse la energ!a de compactaci#n y disminuir el contenido de humedad para

que as! el suelo en el campo pueda lograr un grado de compactaci#n optima

segn la norma.

CONCLUSIONES 2 RECOMENDACIONES

Si existe un exceso de humedad, la arena normal se esponja, adquiriendo

una densidad impredecible, por lo que es recomendable conservarla bajo

las mismas propiedades de donde se reali'# la excavaci#n, de tal manera

que no se pierda la humedad. "a equivocaci#n en pesados o clculos conduce a resultados absurdos. "a suciedad de la arena normal lleva a obtener resultados incorrectos.


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1 9o es recomendable reutili'ar la arena de 8tta>a depositada en el hueco y

en caso de hacerlo limpiarla de impure'as, por lo que se debe reali'ar un

tami'ado.

GUIA SUGERIDA

1. encione los objetivos y el principio del m%todo del cono de arena.*taCCA determinar la densidad seca y el contenido de humedad de un suelo

en el campo mediante el m%todo del cono de arena, el cual est basado en

el principio de :rqu!medes, en donde indirectamente se est hallando el

volumen del agujero reali'ado.

0. O3or qu% es importante no perder nada del suelo tomado del hueco

excavado durante el m%todo del cono de arenaP*taCCA es importante no perder nada del suelo tomado del hueco debido a

que no nos estar!a arrojando un valor preciso para la reali'aci#n de los

clculos, influyendo en estos.

@. O3or qu% se usa un particular tipo de arena para la prueba del cono de

arenaP, O3or qu% no se usa cualquier arenaP*taCCA Meneralmente es deseable contar con una arena uniforme o de un

solo tama5o para evitar problemas de segregaci#n, de modo que con las

condiciones de vaciado pueda lograrse la misma densidad, del suelo que se

ensaya, y a la que se le cono'ca la densidad para obtener fcilmente su

volumen.

-. O3uede dar el nombre y explicar otros m%todos para determinar la densidad

de los suelos en el campoP*taCCA

%todo del bal#n de cauchoA : trav%s de este m%todo, se obtienedirectamente el volumen del agujero dejado por el suelo que se ha extra!do.

3or medio de un cilindro graduado, se lee el volumen de agua bombeado

que llena la cavidad protegida con el bal#n de caucho que impide la

absorci#n del agua en el terreno. $omo ventaja, este m%todo resulta ser

ms directo y rpido que el cono de arena, pero entre sus desventajas se


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1encuentran la posibilidad de ruptura del bal#n o la imprecisi#n en adaptarse

a las paredes del agujero, producto de cavidades irregulares o

proyecciones agudas lo que lo hacen poco utili'ado.

%todo del dens!metro de membranaA :plicable a suelos donde predomina

la grava media y gruesa. =na ve' nivelada la superficie, se coloca un anillo

metlico de dimetro aproximado de 0 mt. y se procede a excavar el

material que encierra el anillo en una profundidad aproximada de @+ cm.

=na ve' removido el material, se coloca una membrana plstica que se

adapta perfectamente al interior del anillo y al fondo de la grava. &sta

membrana se llena con agua, registrando el volumen que llena la cavidad y

que corresponder al volumen de material extra!do.

%todo del cono giganteA :plicable a suelos donde predominan las

part!culas mayores a ;+ mm o en suelos como gravas uniformes, en donde

la utili'aci#n de la arena no resulta conveniente puesto que esta ocupar!a

los vac!os que originalmente poseen las gravas. &n reempla'o de arena, es

comn utili'ar gravilla o bolitas de vidrio.

%todo mediante bloquesA Se utili'a para determinar la densidad de suelos

cohesivos en estado natural, en suelos compactados y suelos estabili'ados,

donde se determina el peso y volumen de muestras en estado inalterado.

&stas muestras son extra!das cuidadosamente mediante un cuchillo o

esptula y son recubiertas con parafina s#lida. e la pared de la excavaci#n

se extrae una muestra representativa para determinar el contenido de

humedad. "a muestra no perturbada, se pesa y se determina su volumen al

depositarla dentro de un sif#n, leyendo en un cilindro graduado el volumen

de agua despla'ado al cual se le debe restar el volumen de parafina querecubre la muestra para lo cual es necesario saber la densidad de %sta.

;. O3odr!a un suelo en campo mostrar una compactaci#n relativa mayor al

1++2P &xplique.*taCCA =na compactaci#n relativa del LL2 indica que el suelo esta

densamente compactado en suelo, por ende superar los l!mites del 1++2


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1no es posible puesto que el suelo tiene un l!mite de compresi#n, donde las

part!culas no pueden exceder la uni#n intergranular.

BIBLIOGRAFIA

::S4T8 T 1L1Q


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1

75 :gujero limpio, libre de impure'as.

85 $ono de arena sobre la superficie del suelo.

95 Se toma la arena depositada en el hueco.


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1

:5 3eso de "a muestra en el agujero y peso del equipo despues del ensayo.

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