Informe 3 - Cono de Arena

Car r er aPr of esi onaldeI ngeni er í aci vi l

INDICE

Introducción

cap. 02

Ensayo de la densidad del suelo en terreno por el método del cono de arena (astm d1556).

Cap. 03

O!eti"os

Cap. 03

#ormati"a

Cap. 03

$arco %eórico

Cap. 03

$étodo del cono de arena

Cap. 0&

$ateriales y E'uipos

Cap. 0

rocedimiento

Cap. 0

C*lculos y resultados

Cap. 11

Conclusiones

Cap. 12

+ilio,ra-a

Cap. 13

LABORATORIO LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS II 1 MECANICA DE SUELOS II

Car r er aPr of esi onaldeI ngeni er í aci vi l INTRODUCCIÓN /a densidad es una medida del estado de empa'uetamiento de las partculas del suelo y para esto la densidad seca es una de las medidas m*s apropiadas

En ora durante el traa!o de compactación de suelos es necesario determinar el ,rado de compactación alcanado con la m*'uina para ello se dee otener el peso unitario del suelo seco y el contenido de a,ua del relleno compactado o de los materiales colocados como ase y suase en una carretera a -in de comparar estos resultados con el peso unitario m*imo del suelo seco y el contenido óptimo de a,ua otenidos pre"iamente en el laoratorio por uno de los métodos de compactación y de esta manera saer si se est* cumpliendo con las especi-icaciones.

4l comparar los "alores de estas densidades se otiene un control de la compactación conocido como rado de Compactación 'ue se de-ine como la relación en porcenta!e entre la densidad seca otenida por el e'uipo en el campo y la densidad m*ima correspondiente a la pruea de laoratorio.

Este método es para conocer el ,rado de compactación es un método destructi"o ya 'ue se asa en determinar el peso espec-ico seco de campo a partir del material etrado de una muestra la cual se realia sore la capa de material ya compactado.

El método del cono de arena -ue utiliado primeramente por el cuerpo de in,enieros de 74. 8 aco,ido por las normas 4.7.%.$. y 4.4.7.%.9.O. n suelo natural o compactado re'uiere la determinación de la densidad in situ. En la mayora de los proyectos esta "eri-icación se lo,ra con el cono de arena o por el densmetro nuclear.

ENSAYO DE LA DENSIDAD DEL SUELO EN TERRENO POR EL METODO DEL CONO DE ARENA (ASTM D1556). LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS II 2 MECANICA DE SUELOS II


I.

OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL :eterminar la densidad ;in situ< y peso unitario del terreno.

OBJETIVO ESPECIFICO 4prender el método del cono de arena en el traa!o de campo =elación de resultados con el ensayo de compactación

II.

NORMATIVIDAD: El ensayo de densidad de campo In7itu se puede realiar mediante los si,uientes métodos> :ensidad del suelo por el cono de arena (47%$ : 1556) :ensidad y peso unitario por el ,loo de ?ule (47%$ @ 216A) :ensidad nuclear (47%$ : 2B22 y :301A)

III.

MARCO TEORICO. El

,rado

compactación

de

un

suelo

o

de

un

relleno

se

mide

cuantitati"amente mediante la densidad seca. /a densidad seca 'ue se otiene mediante un proceso de compactación depende de la ener,a utiliada durante la compactación denominada ener,a de compactación tamién depende del contenido de ?umedad durante la realiación de la misma (compactación de la capa de suelo). El ensayo de densidad seca permite otener la densidad de terreno y as "eri-icar los resultados otenidos en el proceso de compactación de suelos en las 'ue eisten especi-icaciones y una correlación en cuanto a la ?umedad y la densidad del suelo.

LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS II 3 MECANICA DE SUELOS II

Car r er aPr of esi onaldeI ngeni er í aci vi l 4l comparar los "alores de estas densidades se otiene un control de la compactación conocido como rado de Compactación 'ue se de-ine como la relación en porcenta!e entre la densidad seca otenida por el e'uipo en el campo y la densidad m*ima correspondiente a la pruea de laoratorio.

El rado de Compactación de un suelo se determina de acuerdo a la si,uiente epresión>

:onde>     o

Ysc        Ysl     *     

METODO CONO DE ARENA (ASTM D 1556) - SEGÚN MTC E 11 ! "###: A$%&'%: 

:etermina la densidad insitu de suelos utiliando un e'uipo denominado cono de arena.



Este método de ensayo se aplica a suelos 'ue no conten,an una cantidad ecesi"a de roca o materiales ,ruesos con un di*metro mayor a 1 D pul,. (3mm)



Cual'uier suelo u otro material 'ue pueda ser eca"ado con ?erramientas de mano puede ser ensayado siempre 'ue los "acos o aerturas de los poros en la masa sean lo su-icientemente pe'ueos para pre"enir 'ue la arena usada en el ensayo penetre en los "acos naturales.



Este método de ensayo no es adecuado para suelos or,*nicos saturados

o

altamente

pl*sticos

'ue

podran

de-ormarse

comprimirse durante la eca"ación del ?oyo de ensayo. LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS II 4 MECANICA DE SUELOS II

o

Car r er aPr of esi onaldeI ngeni er í aci vi l 

Cuando los materiales 'ue se "an a someter a pruea conten,an cantidades considerales de partculas mayores a 1 D pul,. (3mm) o cuando los "olFmenes de los ori-icios de ensayo son mayores a 0.1 pie3 (20 cm3) se aplica el método de ensayo 47%$ :&B1& o 47%$ :5030.



En al,Fn material 'ue pueda ser eca"ado.



#o usar en suelos 'ue comprometan la salud.



7e limita a suelos saturados y muy landos o muy sueltos.

A*&+&, $ %'  &+'&: El aparato del cono de arena consistir* de un -rasco de aproimadamente un ,alón (3.A5lts.) y de un dispositi"o a!ustale 'ue consiste de una "*l"ula cilndrica con un ori-icio de 12.Amm (1G2<) de di*metro y 'ue tiene un pe'ueo emudo 'ue continua ?asta una tapa de -rasco de tamao normal en un etremo y con un emudo mayor en el otro. /a "*l"ula deer* tener topes para e"itar su rotación cuando este en posición completamente aierta o completamente cerrada. El aparto deer* estar de acuerdo con las ei,encias indicadas.

/a placa dee ser plana en la ase y tener su-iciente ri,ide con un espesor de 3G< a D< (10 a 13 mm). /as dimensiones mnimas y aceptales adecuadas para ensayar suelos 'ue tienen de tamao m*imo de 2< (50mm) y "olumen del ?ueco de ensayo de aproimadamente a 0.1 pie3 (230 cm3). Cuando el material a ensayarse contiene un pe'ueo porcenta!e de partculas etra dimensionales y alar,adas el ensayo puede ser trasladado a una nue"a uicación. 7e necesitan aparatos y "olFmenes del ?ueco de pruea m*s ,randes cuando pre"alecen las partculas 'ue 2< (50 mm).



Hi,. 1. 4parato cono de arena (47%$ :1556)

A+'&: :eer* ser limpia uni-orme seca no cementada durale y 'ue discurra liremente. eneralmente se utilia arena de Ottaa. %ener un coe-iciente de uni-ormidad (Cu  :60G:10) menor de 2 y el tamao m*imo de partculas menor 'ue 2.0 mm (malla #J 10) y menos del 3K en peso 'ue pase la malla de 250 um (malla #J60). :ee estar lire de -inos y partculas de arena -ina para pre"enir camios si,ni-icati"os en la densidad LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS II 6 MECANICA DE SUELOS II

Car r er aPr of esi onaldeI ngeni er í aci vi l de la masa por camios diarios en la ?umedad atmos-érica. 7on deseale arenas naturales su redondeadas o redondeadas.

4l seleccionar una arena para ser usada deer* ?acerse como mnimo cinco determinaciones de peso unitario aparente de cada ulto y para 'ue la arena sea aceptale no deer* eistir entre cada uno de los resultados indi"iduales y el promedio una "ariación mayor 'ue el 1K del promedio. 4ntes de usar una arena deer* secarse y de!arse lue,o en reposo ?asta 'ue oten,a la condición de ;seca al aire< en la ona en 'ue "a a ser usada

Hi,. 2. 4parato de densidad de campo m*s la arena de Ottaa (47%$ :1556)

IV.

MATERIALES Y E/UIPOS



E'uipo de :ensidad de campo> Cono $et*lico (di*metro & pul,.). 4rena Calirada (4rena de Ottaa). laca met*lica ?ueca (di*metro del a,u!ero & pul,.). +alana con una precisión de 0.10 l. Cincel y coma pe'uea. Esp*tula una cuc?ara y una roc?a. +olsas pl*sticas para ec?ar la muestra etrada del suelo.

V.

PROCEDIMIENTO 7e selecciona el lu,ar para e-ectuar el ensayo. 4ntes de iniciar el ensayo se dee calirar el e'uipo de densidad de campo para de esta -orma otener el peso "olumétrico de la arena calirada y el peso de arena calirada 'ue 'ueda en el cono después de e!ecutar el ensayoL datos 'ue nos sir"en en la determinación de la :ensidad de Campo.


Car r er aPr of esi onaldeI ngeni er í aci vi l 7e,uidamente se ni"ela el suelo compactado en el campo y se retira el material suelto.

4 continuación se coloca la placa y se comiena a ?acer una per-oración (ca"ado con cincel) teniendo como ,ua el a,u!ero interior de la placa a una pro-undidad de 15 cm. %odo el material 'ue se sa'ue del a,u!ero se coloca en una olsa pl*stica o en un depósito y se pesa. ara determinar el "olumen del a,u!ero utiliamos el e'uipo de densidad de campo de la si,uiente -orma> 7e determina el peso inicial del -rasco con la arena calirada. /ue,o se in"ierte y se coloca sore la placa la cual est* colocada en la parte superior del a,u!eroL se are la lla"e del cono permitiendo el paso de la arena. Cuando el a,u!ero y el cono est*n llenos de arena se cierra la lla"e y se procede a determinar el peso -inal del -rasco y la arena contenida en él. or la di-erencia de los pesos del -rasco m*s la arena inicial y del -rasco m*s la arena -inal otenemos el peso de la arena contenida en el a,u!ero y el cono. 4 este "alor le restamos el peso de la arena 'ue cae en el cono oteniendo de esta -orma el peso de la arena contenida en el a,u!ero. El peso de la arena di"idida por su densidad otenida en el laoratorio mediante la caliración nos da el "olumen del a,u!ero. LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS II 9 MECANICA DE SUELOS II

Car r er aPr of esi onaldeI ngeni er í aci vi l Hinalmente se dee determinar en el laoratorio la densidad seca m*ima y el contenido de

?umedad de la muestra recuperada del

a,u!ero para de esta -orma determinar el rado de Compactación.



VI.

CALCULOS Y RESULTADOS CÁLCULOS FINALES DE DENSIDAD DE CAMPO

CALIBRACION PESO ESPECIFICO DE LA ARENA METODO PRUEBA DIAMETRO DEL MOLDE CM ALTURA DEL MOLDE CM MASA DEL MOLDE VACIO gr MASA DEL MOLDE LLENO gr VOLUMEN DEL MOLDE c3 PESO DE LA ARENA EN EL MOLDE gr PESO UNITARIO SECO DE LA ARENA !"#3 CALIBRACION DEL CONO PRUEBA MASA DEL CONO$BOTELLON$ARENA gr MASA DEL CONO$BOTELLON$RESTO DE ARENA gr PESO DE ARENA PARA LLENAR EL CONO gr PESO UNITARIO DETERMINACION DEL CONTENIDO DE HUMEDAD NUMERO DE CONTENEDOR MASA DEL CONTENEDOR gr MASA SUELO %UMEDO$ CONTENEDOR gr MASA SUELO SECO $ CONTENDOR gr PESO DEL SUELO SECO gr PESO DEL A&UA gr CONTENIDO DE %UMEDAD

A 15.2 17.8 7739.4 12310.2 3229.96 4570.8 13.88

B 15.2 17.8 7739.4 12310.2 3229.96 4570.8 13.88

6753.6

6754.9

5299.7 1453.9

5291.2 1463.7

M-L 0.015 0.054 0.05 0.035 0.004 11.43

T-2 0.015 0.055 0.051 0.036 0.004 11.11 11.43

DETERMINACION DEL PESO UNITARIO SECO PESO RECIPIENTE$CONO$ARENA gr PESO DE SUELO %UMEDO E(CAVADO gr PESO RECIPIENTE$CONO$ ARENA REMANENTE gr PESO DEL SUELO SECO gr PESO DE ARENA )UE LLENA EL %UECO * CONO gr VOLUMEN %UECO E(CAVADO c3 PESO UNITARIO SECO +N#M3


2570 3079 1073.6 2763.05 1496.4 2172.53 12.48

T-1 0.015 0.053 0.049 0.034 0.004 11.76 '


VII.

CONCLUSIONES Esta pr*ctica resulto muy interesante ya 'ue por medio de ella podemos conocer el rado de Compactación de una capa de sueloL adem*s es sencilla ya 'ue no necesita muc?o tiempo (a ecepción del proceso del c*lculo del contenido de ?umedad 'ue ocupa un lapso de 2& ?oras).

/ue,o de realiar los c*lculos y se,uir el procedimiento del -ormato 'ue se nos proporcionó en el laoratorio el rado de Compactación es>

G+&  %0*&%,&%2' 3 4.1 7e otu"ieron los si,uientes datos El 7uelo Compactado tiene un Contenido de 9umedad i,ual a 11.&3 K /a densidad seca de campo es> 12.& M#Gm3 /a densidad ?Fmeda de campo es> 13. M#Gm3

/a arena (O%%4N4) usada en el desarrollo de este ensayo cumplió con los re'uisitos de ser limpia seca uni-orme durale y 'ue discurra lirementeL con un Cu:60G:102 y tamao de partculas menor de3mm (1 D<).

Como se oser"a en los resultados estamos -rente a un ,rado se compactación de A5.BA K esto 'uiere decir 'ue a un no est* compactado al B5K de dato mnimo re'uerido por norma para ase,urar 'ue la surasante es aceptale y de uena -uncionalidad.



VIII.

BIBLIOGRAFIA :as +ra!a $. (2001) ;Hundamentos de In,eniera eotécnica< %?omson /earnin,. :as +ra!a $. (2001) ;rincipios de In,eniera de Cimentaciones< International %?omson Editores. 

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Informe 3 - Cono de Arena

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