INFORME DE LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS

DANGELA ROCÍO GÁMEZ ESTRADA FRANK DAVID LASCARRO NAVARRO

OSWALDO ROJAS GHULLOZOANDERSON YULIAN YEPES SEPULVEDA

Presentado por

EBERTO RAFAEL ORTEGA SINNINGPresentado a

601Grupo

FUNDACIÓN UNIVERSITARIA DEL ÁREA ANDINAFACULTAD DE INGENIERÍAS

VALLEDUPAR, CESAR 2014

CONTENIDO

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pág.1. Introducción

32. Objetivos

4 2.1. Objetivo general

42.2. Objetivos específicos

43. Marco teórico

53.1. Densidad relativa

53.2. Equipo del cono de arena

53.3. Compactación de suelos

53.4. Esfuerzos

53.5. Compactación

53.6. Densidad de suelos

53.7. Relación de vacíos

64. Solución del laboratorio

74.1. Materiales y equipos a utilizar

74.2. Procedimiento

74.3. Resultados

74.4. Cálculos

85. Conclusión

96. Bibliografía

107. Anexos

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1. INTRODUCCIÓN

En el presente laboratorio se implementara el método del cono de arena para determinar la densidad de un suelo compactado, el cual se utiliza en la construcción de terraplenes de tierra, rellenos de carreteras y constructoras de relleno. Este método es comúnmente utilizado como base de aceptación para suelos compactados a una densidad específica o a un porcentaje de la densidad máxima determinada por un método de ensayo estándar. Este laboratorio se realiza con el fin de afianzar los conocimientos teóricos adquiridos en las clases magistrales de la asignatura de mecánica de suelos, a través de la práctica, en la cual se busca determinar la densidad del suelo en situ, así como de suelos inalterados y el contenido de humedad que este presenta. Con el desarrollo de este laboratorio se pretende obtener conclusiones acerca de la determinación del estado del suelo, para así poder tomar decisiones correctas en el momento de realizar una obra civil.

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2. OBJETIVOS

2.1. Objetivo general Determinar la densidad seca y el contenido de humedad del suelo en el

campo mediante el método del cono de arena.

2.2. Objetivos específicos Conocer el funcionamiento correcto del equipo para realizar el ensayo

del método del cono de arena. Calcular el porcentaje de compactación de una muestra de suelo de

campo. Comparar la compactación obtenida por el ensayo del cono de arena con

un valor referenciado del ensayo Proctor Modificado.

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3. MARCO TEÓRICO

3.1. Densidad relativa: es una propiedad índice de estado de los suelos que se emplea normalmente en gravas y arenas, es decir, en suelos que contienen reducida cantidad de partículas menores que 0.074 mm. (malla # 200). La densidad relativa indica el grado de compactación del material y se emplea tanto en suelos naturales como en rellenos compactados.

3.2. Equipo del cono de arena: El cono de arena consiste de un recipiente cilíndrico de metal que continúa hacia abajo con un doble cono, es decir, simétrico con respecto a la válvula, acompañado de una placa metálica con una abertura al centro circular de igual diámetro que la base invertida del cono.

3.3. Compactación de suelos: es el proceso realizado generalmente por medios mecánicos por el cual se obliga a las partículas del suelo a ponerse más en contacto con otras, mediante la expulsión del aire por los poro, lo que implica una reducción más o menos rápida de los vacíos, lo que produce en el suelo cambios importantes de volumen, principalmente en el volumen de aire, ya que por lo general no se expulsa agua de los huecos durante el proceso de compactación, siendo por lo tanto las condiciones de un suelo compactado la de un suelo parcialmente saturado.

3.4. Esfuerzo: es la resistencia que ofrece un área unitaria del material del que está hecho un miembro para una carga aplicada externa.En algunos casos, como en el esfuerzo normal directo, la fuerza aplicada se reparte uniformemente en la totalidad de la sección transversal del miembro; en estos casos el esfuerzo puede calcularse con la simple división de la fuerza total por el área de la parte que resiste la fuerza, y el nivel del esfuerzo será el mismo en un punto cualquiera de una sección transversal cualquiera. En otros casos, como en el esfuerzo debido a flexión, el esfuerzo variará en los distintos lugares de la misma

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sección transversal, entonces el nivel de esfuerza se considera en un punto.

3.5. Compactación: la compactación es el término que se utiliza para describir el proceso de densificación de un material mediante medios mecánicos; el incremento de densidad se obtiene al disminuir el contenido de aire en los vacíos en tanto se mantienen el contenido de humedad aproximadamente constante.

3.6. Densidad en suelos: está relacionada con otra característica de los suelos. Por ejemplo, los suelos arenosos de baja porosidad tienen una mayor densidad de entre (1.2 - 1.8 g/cm3) que los suelos arcillosos (1.0 – 1.6 g/cm3) los cuales tienen un mayor volumen de espacios de poros. La materia orgánica tiende a reducir la densidad de los suelos/masa debido a su propia baja densidad y a la estabilización de la estructura del suelo que resulta n mayor porosidad.

3.7. Relación de vacíos: Se denomina relación de vacíos de un suelo, a la relación entre el volumen de vacíos del mismo y el volumen de su fase sólida.

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4. SOLUCIÓN DEL LABORATORIO

4.1. Materiales y equipos a utilizar Molde Próctor. Equipo Primordial (compuesto de un frasco, un cono metálico y arena de

Ottawa que pase la malla #20 y se retenga en la #30). Base metálica para el cono. Balanza de aproximación de 0,1 gramos. Capsula de Aluminio. Brocha y un Cordel. Un cincel y un martillo.

4.2. Procedimiento 1. Se pesan todos los recipientes y el cono con la arena a utilizar. 2. Se ubica la placa base en el suelo. 3. Se remueve el suelo a través de la placa con un cincel, para obtener la

muestra a trabajar. 4. Se remueve la muestra sin perder el material, pasándolo por el tamiz ¾.5. Se coloca el cono en el hueco. 6. Se abre la llave del cono para que el hueco se llene, después de lleno se

da paso a cerrar la llave. 7. Después de cerrado, se levanta el cono del sitio para tomar su peso. 8. Se recoge la arena del hueco y se tamiza, de modo que se pueda volverá

utilizar. 9. Se repite el procedimiento dos veces. 10. A la muestra de suelo extraída se le toma el porcentaje de

humedad.

4.3. Resultados

Determinación de la densidad de la arenaPeso del recipiente + cono + arena inicial (gr) 6460Peso del recipiente + cono + arena final (gr) 3074

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Peso de arena desalojada del frasco(gr) 3386Constante del cono(gr) 1597Masa de arena en el hueco(gr) 1789Densidad de la arena (gr/m3) 1,445Volumen del hueco (m3) 1238,06Peso neto húmedo extraído (m3) 2684Humedad natural (%) 8,5%Peso neto seco extraído (gr) 2473,73Densidad seca in situ (gr/m3) 2,0 g/cm3

Densidad máxima en el laboratorio (proctor) 2,13 g/cm3

Porcentaje de compactación del terreno 93,9%

4.4. Cálculos

Peso de la arena desalojada del frasco = (Peso del recipiente + cono + arena inicial ) – (Peso del recipiente + cono + arena final) = 6460g – 3074g = 3386g

Volumen del hueco = masadearena enel huecodensidad de laarena = 1789 kg1,445 kg/m3 = 1238,06

m3

Peso neto seco extraído = 100∗pesoneto humedo estraidohumedad natural+100 = 100∗2684m38,5+100 = 2473,73 m3

Densidad seca = peso neto secoestraidovolumendel hueco = 2473,73g1238,06m3 = 1,998 g/m3 = 2,0 g/m3

Densidad de la arena = masadearena enel huecovolumen delhueco = 1789g1238,06m3 = 1,445

g/m3

Porcentaje de compactación del terreno = Densidad seca∈situ

Densidadmáxima enel laboratoriox100 = 2,0g /cm32,13g /cm3 * 100 = 93,89% = 93,9%

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5. CONCLUSIÓN

En la práctica de laboratorio realizada, se logró conocer el grado de compactación de un suelo en el campo, mediante una sencilla practica donde implementamos la técnica del cono de arena. Fue una práctica rápida que nos permite llevar a la práctica de los conocimientos adquiridos en el aula de clases, además la información que nos proporciona es muy cercana a los valores reales. Además, en esta práctica se lograron alcanzar los objetivos propuestos a través de los resultados obtenidos por medio del análisis, de los datos adquiridos de forma práctica.

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6. BIBLIOGRAFIA

http://www.academia.edu/7143593/ASTM_Designaci%C3%B3n_D1556-82_-_DENSIDAD_DE_CAMPO_POR_EL_METODO_DEL_CONO_DE_ARENA

http://ingevil.blogspot.com/2008/10/determinacin-de-la-humedad-natural-de.html

http://fjq.cl/2010/02/densidad-de-campo-metodo-del-cono-de.html

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7. ANEXOS

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