Descripción: practica de investigacion de operaciones II
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informe de bioqumica n 13
UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA E. A. P. DE INGENIERÍA CIVIL LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS Y CONCRETO
GUIA DE LABORATORIO PRACTICA N° 07
“DENSIDADES MÁXIMAS Y MÍNIMAS ”
1. NORMATIVA
ASTM D 1556 (Densidad Natural de Suelos – Cono de Arena) ASTM D 4254 (Densidad Mínima de Suelos) ASTM D 2424 (Densidad Máxima de Suelos) 2. GENERALIDADES
Las prácticas realizadas anteriormente cuya finalidad era la determinación de los parámetros de resistencia al corte. Son aplicables a suelos finos y cohesivos. Pero a menudo se puede observar que los terrenos de fundación muchas veces corresponden a suelos granulares mas no a suelos finos o cohesivos. Por lo que los ensayos de Compresión NO confinada, Corte directo y Triaxial no son de aplicación. En esta situación conviene contar con otras metodologías para la determinación de los parámetros de resistencia al corte en suelos granulares. Aun cuando fueren métodos indirectos que pudieran usarse. Como se sabe, la resistencia de los suelos granulares básicamente se debe a la fricción que este tiene ya que la cohesión en estos casos es nula. nula. Esta fricción estará en función del tamaño de partículas, grado de compacidad, angulosidad de partículas, etc. Debido a lo indicado se han planteado métodos indirectos para la determinación de los parámetros de resistencia al corte y que dependen de otras variables, y una de ellas para el caso de suelos granulares es el de la determinación de la densidad relativa de los suelos (Índice de Densidad). El cual nos indica que la fricción de un suelo depende de la densidad relativa del mismo. Y esta a su vez depende de la densidad natural, máxima y mínima del suelo, el cual será objeto de discusión en la presente práctica.
Tabla 01. Correlaciones para determinar el φ en función a Dr. Guía de Laboratorio N° 07 – MS II
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3. OBJETIVOS
Determinar la densidad natural, densidad máxima y la densidad mínima de un suelo granular. Determinar la densidad relativa del suelo y en base a ello calcular el ángulo de fricción con as relaciones dadas. Analizar e interpretar los resultados obtenidos.
4. MATERIALES
Suelo granular en estado alterado en una cantidad de 10 Kg. 5. EQUIPOS Y HERRAMIENTAS
Molde metálico de acuerdo a la necesidad del ensayo. Cucharon y/o embudo de plástico. Regla metálica Martillo de compactación con una base circular de 9.8 cm de diámetro. 4.5 Kg. Y una altura de caída de 46 cm. Molde patrón de compactación de 4”. Balanza con una precisión de 0.1 gr. Horno a una temperatura de 110 °C. Herramientas varias (Bandejas, vernier, etc.)
6. PROCEDIMIENTO RECOMENDADO Determinación de la densidad Natural
La densidad natural puede ser determinado con el método del cono de arena, el cual ya fue desarrollado en la asignatura. En caso de suelos que son muy sueltos se puede usar el método del volumen conocido, el que consiste en hincar un molde de volumen conocido sobre el suelo a fin de conocer el peso que queda retenido en el molde y a la vez poder calcular la densidad natura. En caso se opte por el segundo método indicado esta prueba debe realizarse mínimamente cinco veces y determinar su promedio.
Determinación de la densidad Mínima
Consiste en determinar la mínima densidad del suelo dejándolo caer libremente desde cierta altura. En primer lugar se debe escoger las herramientas adecuadas según la siguiente tabla.
Guía de Laboratorio N° 07 – MS
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Tamaño máximo (in) 3” 1 ½” ¾” 3/8”
Nro. 4
Herramienta para el llenado
Pala o cucharon grande Cucharon Cucharon Embudo de 1” de diámetro Embudo de ½” de diámetro
Capacidad del molde (cm3) 14200 14200 2800 2800 2000
Pesar y calcular el volumen del molde que será usado para realizar la prueba y registrar dicho calculo. llenar el embudo con el material protegiendo la parte inferior del embudo a fin de que el material no salga. Dejar caer el material dentro del molde a una altura de caída de 2.5 cm y procurar que el flujo de salida del material sea constante. El material además se debe distribuir de manera uniforme dejando caer en forma de espiral mientras se realiza la prueba. Al llenar el molde enrasar con la ayuda de la regla metálica sin moer el molde. Seguidamente pesar el molde y la muestra y registrarlo. Repetir este procedimiento por tres veces y calcular la densidad mínima del suelo para cada prueba y calcular su promedio.
Determinación de la densidad Máxima
En este caso se requiere del uso de una mesa vibratoria el cual es de poca accesibilidad para muchos laboratorios, por lo que se realizó una adaptación de este método con el martillo de Marshall. Este procedimiento esta normado por la norma técnica española NTL 205/91 y es aplicable a arenas no cementadas y que pasen en su totalidad por la malla N° 4. Además el pasante por la malla N° 200 no deberá ser mayor al 10%. Además la norma define a la densidad máxima a aquella que se alcanza cuando se compacta en estado seco con una energía de compactación de 5086 j/dm3 Preparar el material en una cantidad aproximada de 6 Kg y secarlas en el horno a temperatura constante. Este material deberá ser representativo del total de la masa de suelo. Dividir por cuarteo y obtener dos porciones iguales de muestra. A continuación pesar el molde y determinar su volumen. Seguidamente proceder a la compactación del material en cinco capas y a una razón de 50 golpes por capa. Antes de compactar la capa subsiguiente se debe escarificar la superficie compactada en una profundidad aproximada de 1 cm. Terminada la compactación retirar el collarin y proceder a enrasar el material y determinar su peso.
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Repetir la prueba tres veces y calcular la densidad máxima para cada prueba y calcular su promedio.
7. METODOLOGÍA DE CÁLCULO
La densidad de campo debe ser calculada según los procedimientos que se indicaron en para el ensayo de cono de arena. Tanto la densidad máxima y la densidad mínima seca pueden ser calculados con la siguiente expresión.
La densidad relativa del suelo en función a las densidades máximas y mínimas se puede calcular según la siguiente expresión:
) ( Dónde: γd representa a la densidad natural en estado seco. En la siguiente tabla Terzaghi expreso el estado del suelo en función a su densidad relativa. Estado del suelo Densidad Relativa (%) Muy suelto 0 - 15 Suelto 15 - 35 Medio 35 - 65 Denso 65 - 85 Muy Denso 85 – 100 Los parámetros de resistencia al corte serán calculados según las relaciones que se dan en la tabla N° 01. Tomando con criterio profesional el valor que más se adecue a la situación. Estas relaciones permitirán calcular el ángulo de fricción, ya que por otro lado la cohesión del suelo es nula por tratarse de un suelo granular. 8. PRESENTACION DE RESULTADOS
Los resultados serán reportados y calculados de acuerdo al formato que se presenta a continuación: en la hoja de trabajo N° 07. Anotándose las observaciones en caso estos se presenten.
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HOJA DE TRABAJO N° 07
DETERMINACION DE LA DENSIDAD MAXIMA Y MINIMA Responsable de práctica: ……………………………………………………………………………. Identificación de la muestra: Zona/Calicata/ Muestra/ Condición: …….……………………………………………………
