UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA INGENIERÍA CIVIL
MECÁNICA DE SUELOS I GRUPO #1 INFORME #4 TEMA: “DENSIDAD DE CAMPO CON CONO Y ARENA DE OTTAWA”
CURSO:
QUINTO SEMESTRE
PARALELO:
“B”
FECHA DE EJECUCIÓN:
28/04/2017
FECHA DE ENTREGA:
05/05/2017
PERIODO ACADÉMICO:
ABRIL 2017 – SEPTIEMBRE SEPTIEMBRE 2017
INTEGRANTES CARVAJAL VILLACRÉS LISETT NATALY LITUMA CRUZ ANDRÉS LEÓN LEÓN MALDONADO VALLEJO GABRIEL ALEXANDER MOLINA HINOJOSA MARÍA JOSÉ QUINTANA VÁSCONEZ ROBERTO SEBASTIÁN SEBASTIÁN
ÍNDICE INFORME N° 4 TEMA: “DENSIDAD DE CAMPO CON CONO Y ARENA DE OTTAWA ”
1.
INTRODUCCIÓN ......................................... ............................................................... ............................................ ............................... ......... 2
2.
TABLAS. ......................................... ............................................................... ........................................... ........................................... .......................... 3
3.
CÁLCULOS TÍPICOS .......................................... ............................................................... ........................................... .......................... 4
4.
CONCLUSIONES ......................................... ............................................................... ............................................ ............................. ....... 10
5.
BIBLIOGRAFÍA. .......................................... ................................................................. ............................................ ............................ ....... 11
6. ANEXOS ......................................... ............................................................... ........................................... ........................................... ...................... 12 6.1. FOTOGRAFÍAS. FOTOGRAFÍAS. ......................................... .............................................................. ........................................... .......................... .... 12
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1.
INTRODUCCIÓN
El ensayo de densidad en campo con cono y arena de Ottawa, permite obtener la densidad de terreno y así verificar los resultados obtenidos en faenas de compactación de suelos, en las que existen especificaciones en cuanto a la humedad y la densidad, el ensayo con la arena de Ottawa es aplicable en suelos cuyo tamaño de partículas sean menores a 50mm. La arena de Ottawa es una arena natural ampliamente comercializada y utilizada para numerosas investigaciones en el estudio del comportamiento del material granular. En particular la muestra de arena de Ottawa es utilizada en estudios ASTM 20/30 distribuida por la planta de Ottawa Illinois. [1] Esta arena tiene características previamente calculadas iniciando por el tamaño, forma, color de la misma pero la más importante en los ensayos de laboratorio y principalmente en la práctica actualmente realizada es la densidad de la misma que por estudios de Javier Fernando Camacho-Tauta en su artículo Preparación de especímenes de arena para ensayos triaxiales mediante un método controlado de compactación [2] se determinó que la arena de Ottawa pura tiene un rango de densidad de 1.79 máximo y de 1.49 mínimo convirtiendo cualquier otro valor fuera de este rango, en una arena no pura y que ocasionará problemas y/o errores en los cálculos a realizar. El método con cono y arena de Ottawa es por lejos el más utilizado. Representa una forma indirecta de obtener el volumen del agujero utilizando para ello, una arena estandarizada compuesta por partículas cuarzosas, sanas, no cementadas, de granulometría redondeada y comprendida entre las mallas Nº 10 ASTM (2,0 mm.) y Nº 35 ASTM (0,5 mm.). En la siguiente práctica se demostrará los pasos, fórmulas, cálculos típicos y tablas que se deben realizar para la obtención de la densidad seca, húmeda y todas las propiedades índices que se pueden calcular así como la determinación de la densidad de la arena Ottawa siguiendo la norma AASHTO T-205 y la norma ASTM D-2167.
GRUPO N° 1
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2.
TABLAS. UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL CIVIL
MECÁNICA DE SUELOS I TEMA DE LA PRÁCTICA: “DENSIDAD DE CAMPO CON CONO Y ARENA DE OTTAWA ” TABLA N° 1 GRUPO N° 1 CURSO: QUINTO SEMESTRE “B”
NORMAS: AASHTO AASHTO T-205 ASTM D-2167
1. DETERMINACIÓN DETERMINACIÓN DEL PESO DE SUELO EXTRAÍDO Peso de la masa de suelo + recipiente (g)
2939 7.7 Peso de Recipiente (funda plástica) (g) Peso de la masa de suelo (g) [Wm] 2931.3 2. DETERMINACIÓN DETERMINACIÓN DEL VOLUMEN DEL HUECO EN EL SUELO Lectura inicial frasco + cono + arena (g) 6145 Lectura final frasco + cono + arena (g) 2282 Peso de arena en el cono (g) 1486 Peso de arena en el hueco (g) [W hueco] 2377 1.475 Calibración de la arena de Ottawa (g/cm 3) [sand] 3 Volumen del hueco (de la masa) (cm ) [Vhueco = Vm] 1611.53 3. DETERMINACIÓN DE w% Muestra Nº 1 Peso de muestra húmeda + recipiente (g) 148.6 Peso de muestra seca + recipiente (g) 140.0 Peso de recipiente (g) 26.2 Peso de agua (W w) 8.6 Peso de muestra seca (W s) 113.8 W% 7.56 Promedio W% 8.24 3 Peso volumétrico de la masa de suelo (g/cm ( g/cm ) 1.819 3 Peso volumétrico seco (g/cm ) 1.681 Relación de vacíos [e] 0.57 Porosidad [n%] 36.19 Grado de saturación de agua [Gw%] 35.32 Grado de saturación de aire [Ga%] 64.68
2 149.1 139.0 25.7 10.1 113.3 8.91
GRUPO N° 1
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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA MECÁNICA CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL MECÁNICA DE SUELOS I TEMA DE LA PRÁCTICA: “DENSIDAD DE CAMPO CON CONO Y ARENA DE OTTAWA”
TABLA N° 2 GRUPO N° 1 CURSO: QUINTO SEMESTRE “B”
NORMAS: AASHTO T-205 T-205 ASTM D-2167
CALIBRACIÓN DEL CONO Y LA ARENA DE OTTAWA Calibración del cono Peso inicial frasco + cono + sand (g)
6610
Peso final frasco + cono + sand (g)
5124
Peso arena en el cono (g)
1486
Peso arena en el hueco (g)
2377
Calibración de la arena de Ottawa (ɣ sand )
Peso del recipiente (g) [Wr]
620
Peso recipiente + sand (g) [Wr +Wsand]
1984
Peso arena (Wsand)
1364
Diámetro interno del recipiente (cm)
9.67
Altura del recipiente metálico (cm)
12.59
Volumen del recipiente ( cm 3)
924.63
ɣ ( gr/cm3)
1.475
GRUPO N° 1
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3.
CÁLCULOS TÍPICOS Nomenclatura
, representa el peso de la masa de suelo en gramos (g). , representa el peso de agua en gramos (g).
, representa el peso de los sólidos en gramos. (g). , representa el peso de aire en gramos (g). %, representa el contenido de humedad. % %, representa el promedio del contenido de humedad de las 2 muestras de suelo. Vm, representa el volumen de la masa en centímetros cúbicos (cm 3). Vv, representa el volumen de vacíos en centímetros cúbicos (cm 3). Vs, representa el volumen de los sólidos en centímetros cúbicos (cm 3). Vw, representa el volumen de agua en centímetros cúbicos (cm 3). Va, representa el volumen de aire en centímetros cúbicos (cm 3).
, representa la densidad seca (g/cm 3). , representa el peso específico del agua destilada (g/cm 3). , representa el peso específico del agua (1 ( 1 g/cm 3). , representa el peso volumétrico de la masa de suelo (g/cm 3). ,representa el peso específico de los sólidos del suelo (g/cm ( g/cm 3). Gs, representa la gravedad específica. Ss, representa el peso específico relativo de los sólidos del suelo. e, representa la relación de vacíos. n, representa la porosidad (%). Gw, representa el grado de saturación de agua (%). Ga, representa el grado de saturación de aire (%).
, representa el peso de la arena de Ottawa en gramos (g). , representa el volumen de arena en el cono en centímetros cúbicos (cm 3). , representa la densidad de la arena en gramos sobre centímetros cúbicos (g/cm3).
, representa el peso de la arena en el cono en gramos (g). ++ , representa el peso inicial del frasco, cono y arena, en gramos (g). ++, representa el peso final del frasco, cono y arena, en gramos (g).
GRUPO N° 1
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, representa el peso de la arena en el hueco en gramos (g). , representa la lectura inicial de peso del frasco y arena de Ottawa, en gramos (g).
, representa la lectura final de peso del frasco y arena de Ottawa, en gramos (g).
Determinación del peso del suelo extraído.
= Peso de de la masa masa de suelo suelo recipiente recipiente − Peso de de Recipiente Recipiente funda plástica = 2939 − 7.7 = 29 2931 31.3 .3
Determinación del volumen del hueco en el suelo. o
Calibración de la arena de Ottawa
= ( − = 1984 g – 620 620 g = 1364 g = ∗ ∅ ∗ ℎ 4 = ∗ 9.67 ∗ 12. 12.59 59 4 = 92 924.6 4.633 1364 gr = 924.63 = 1.475 ⁄ =
o
Calibración del cono
= ++ − ++ = 6610 − 5124 = 1486 1486
GRUPO N° 1
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= ( − ) − = 614 61455 − 22 2282 82 − 14 1486 86 = 2377 2377 2377 = 1.475 ⁄ = 16 1611. 11.53 53 =
Determinación del contenido de humedad (MUESTRA 1). = Peso de la la muestra muestra húmeda húmeda recipiente recipiente − Peso de la muestra muestra seca recipiente recipiente
= 14 148. 8.66 − 14 140. 0.00 = 8.6
= Peso De La Muestra Muestra Seca Recipiente Recipiente − Peso De Recipiente Recipiente = 140 − 26.2 = 11 113. 3.88
% =
∗ 10 1000
% =
8.6 ∗100 113.8
% = 7.56%
GRUPO N° 1
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% =
% % 2
% % =
7.56 7.56 % 8.91 8.91 % 2
% % = 8.24 8.24 % Los cálculos de contenido de humedad se repiten para las dos muestras de suelo.
Determinación del peso volumétrico de la masa de suelo.
=
=
2931.3 g 1611.53
= 1.819 1.819 / /
Determinación del peso volumétrico seco.
=
1
1.819 / = 1 0.0 0.0824 = 1.681 1.681 / / CUBO UNITARIO
[g]
[cm3]
Vm=67.29
5 3 . 4 2 = v V
Va= 15.75
AIRE
Wa= 0
Vw= 8.6
AGUA
Ww= 8.6
Vs=42.94
SUELO
Ws= 113.8
GRUPO N° 1
Wm=122.4
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= 8.6 = 1 / =
= 8.6 8.6
= = 8.6 8.6 113.8 3.8 = 12 122. 2.44
=
=
=
122.4 1.819
= 67 67.2 .299
Gs = 2.65 = Ss
=
=
∗
2.65 =
=
113.8 ∗ 1 / / GRUPO N° 1
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= 42 42.9 .944
Determinación de la relación de vacíos.
24.35 = 42.94 = 0.57 =
Determinación de la porosidad.
∗100 24.35 % = ∗100 67.29 % = 36.1 6.19% % =
Determinación del grado de saturación de agua.
∗100 8.6 % = ∗100 24.35 % = 35.32 % % =
Determinación del grado de saturación de aire.
∗100 15.75 % = ∗100 24.35 % = 64.6 4.68% % =
4.
CONCLUSIONES 4.1.Se determinó el peso volumétrico de la l a masa (Densidad Húmeda) y el peso volumétrico seco (Densidad Seca) dándonos como resultado 1.819 / y 1.681 / respectivamente, evidenciando un suelo de medianas condiciones técnicas que con la compactación adecuada seria idónea para la cimentación.
GRUPO N° 1
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4.2.Se determinó el contenido de humedad de dos muestras dándonos como resultados 7.56 y 8.91 respectivamente esto identifica que el suelo es estable, resistente y de alta capacidad de caga características necesarias para obras civiles. civiles. 4.3. Se determinó la densidad de la arena de Ottawa ( dándonos como resultado 1.457 g/cm 3, reflejando una arena no muy pura ya que no entra en el rango de su densidad promedio. 4.4. Se determinó mediante los datos obtenidos y los cálculos realizados que la relación de vacíos de la muestra fue de 0.57, lo que nos quiere decir que este suelo está en el rango de suelo friccionante basándonos en las propiedades índices de los suelos suelos ecuatorianos. ecuatorianos. 4.5.Se determinó mediante los datos obtenidos la porosidad de la muestra tomada dándonos como resultado 36.19%, este resultado nos indica que este suelo no es el ideal para la construcción ya que permite un moderado ingreso de agua convirtiendo este suelo en deformable baja cagas. 4.6.Se determinó mediante los cálculos realizados el grado de saturación del agua y grado de saturación del aire dándonos como resultado 35.32% y 64.68% respectivamente, respectivamente, de lo que se puede deducir que a pesar de un alto porcentaje de porosidad estos poros internos del suelo esta ocupados por aire más que por agua. 5.
BIBLIOGRAFÍA. P. Berry, Mecánica de suelos, Bogotá: McGRAW-HILL INTERNATIONAL, 1993.
J. Bowles, Manual de laboratorio de suelos e ingeniería civil, Bogotá: McGRAW-HILL LATINOAMERICA S.A., 1980.
[1] Universidad de Chile, «Yumpu,» 30 05 2015. [En línea]. Available: https://www.yumpu.com/es/docume https://www.yumpu.com/es/document/view/14441775/un nt/view/14441775/universidad-de-chileiversidad-de-chilefacultad-de-ciencias-fisicas-y-matematicas-/111. [Último acceso: 04 05 2017].
[2] J. M. Córdova, «Scielo,» 14 12 2014. [En línea]. Available: http://www.scielo.org.co/scielo.php?script= http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1 sci_arttext&pid=S190090065862014000200011. 6586201400 0200011. [Último acceso: 03 05 2017]. GRUPO N° 1
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6. ANEXOS 6.1. FOTOGRAFÍAS. FOTOGRAFÍA 1
1. – Pesando el cono + frasco + arena. FOTOGRAFÍA 3
3.- Recogiendo el suelo en la funda plástica.
FOTOGRAFÍA 2
2.- Excavando el suelo. FOTOGRAFÍA 4
4.- Colocando el cono + frasco + arena de forma invertida.
FOTOGRAFÍA 5
FOTOGRAFÍA 6
5.- Pesando Pesando el suelo + la funda plástica.
6.- Realizando Realizando la calibración calibración del cono y de la arena de Ottawa.
GRUPO N° 1
