geotecnia i informe # 8 densidad en el campo, metodo cono de arena
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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.
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PROCEDIMIENTO
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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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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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:5 3eso de "a muestra en el agujero y peso del equipo despues del ensayo.