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cursos de pavimentos
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DENSIDAD DE CAMPO-INSITUAURAZO CANCINO NOE
DENSIDAD DE CAMPO
1. INTRODUCCION.
Teniendo en consideración que la mayoría por no decir todas las estructuras se
encuentran apoyadas sobre el terreno es necesario determinar su grado de
compactación (densidad) para de este modo asegurar su resistencia a las cargas
impartidas por dichas estructuras, por tal motivo el interés en determinar la densidad
de un suelo y por métodos que resulten breves y sencillos.
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.
En la práctica, de compactación se realiza con frecuencia sobre los materiales que se
utilizan para rellenos en la construcción de terraplenes, pero también puede
realizarse in situ con suelos naturales en proyectos de mejoramiento del terreno.
El principal objetivo de la compactación es mejorar las propiedades ingenieriles del
material, tales como:
Aumentar la resistencia al corte y, por consiguiente, mejorar la estabilidad de
terraplenes y la capacidad de carga del terreno donde estarán apoyadas
nuestras estructuras.
Disminuir la compresibilidad y, por consiguiente, reducir los asentamientos.
Disminuir la relación de vacíos y reducir la permeabilidad.
Reducir el potencial de expansión, contracción o expansión por congelamiento.
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DENSIDAD DE CAMPO-INSITUAURAZO CANCINO NOE
El grado compactación de un suelo o de un relleno se mide cuantitativamente
mediante la densidad seca. La densidad seca que se obtiene mediante un proceso de
compactación depende de la energía utilizada durante la compactación, denominada
energía de compactación, también depende del contenido de humedad durante la
misma.
Las relaciones típicas entre la densidad seca. El contenido de humedad y la energía de
compactación se obtienen a partir de ensayos de compactación en el laboratorio.
2. OBJETIVOS.
Determinar la densidad y peso unitario del suelo in situ mediante el método del cono
de la arena.
Familiarizarse con los métodos y procedimientos así como con los materiales
empleados para la ejecución de dicho ensayo.
Considerar la importancia que tiene conocer el grado de compactación del suelo
donde se apoyarán las estructuras.
3. NORMATIVIDAD:
Las siguientes referencias contienen disposiciones que al ser citadas en este texto
constituyen requisitos de la presente Norma. Las mismas que deberán ser de la
edición vigente.
NTP 339.143 (Método de ensayo estándar para la densidad y peso unitario del
suelo in situ mediante el método del cono de arena)
MTC E 117 (Densidad en el sitio - Método del Cono)
ASTM D 1556 (Standard Test Method for Density and Unit Weight of Soil in
Place by the Sand-Cone Method).
4. FUNDAMENTO TEORICO.
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DENSIDAD DE CAMPO-INSITUAURAZO CANCINO NOE
Determinación de la densidad del suelo en terreno método cono de
arena (ASTM D1556-64)
Una vez que se han definido los criterios de compactación - en la forma de
especificaciones técnicas - para las obras en terreno, es necesario utilizar un método
para determinar la densidad o peso unitario que el suelo alcanza luego de la
compactación.
Para obtener estas densidades existen los siguientes métodos en terreno:
- Cono de arena
- Balón de densidad
- Densímetro nuclear
En esta guía nos referiremos al empleo del cono de arena.
El método del cono de arena, se aplica en general a partir de la superficie del material
compactado, este método se centra en la determinación del volumen de una pequeña
excavación de forma cilíndrica de donde se ha retirado todo el suelo compactado (sin
pérdidas de material) ya que el peso del material retirado dividido por el volumen del
hueco cilíndrico nos permite determinar la densidad húmeda. Determinaciones de la
humedad de esa muestra nos permiten obtener la densidad seca.
El método del cono de arena utiliza una arena uniforme normalizada y de granos
redondeados para llenar el hueco excavado en terreno. Previamente en el laboratorio,
se ha determinado para esta arena la densidad que ella tiene para las mismas
condiciones de caída que este material va a tener en terreno. Para ello se utiliza un
cono metálico.
El Grado de Compactación de un suelo se determina de acuerdo a la siguiente expresión:
Donde:
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Gc = Grado de Compactación
yd = Densidad Seca en el campo
dmax = Densidad Seca Mγ áxima obtenida en el laboratorio.
Gc=ydyd max
∗100
5. MATERIALES .
Aparato de densidad.
Un frasco desarmable u otro contenedor de arena que tenga una capacidad de
volumen que exceda el volumen requerido para llenar el orificio de prueba y el
aparato durante la prueba.
Un aparato desarmable que consiste en una válvula cilíndrica con un roificio de ½”
(13 mm) de diámetro, presentando en un extremo un pequeño cono de metal
conectado a un frasco en un extremo y a un embudo (cono) en el otro extremo. La
válvula debe tener un freno ( seguro) para prevenir la rotación de una posición
completamente abierta a otra completamente cerrada.
Una placa metálica cuadrada o rectangular, con un hueco central con borde para
recibir el embudo grande (cono) del aparato descrito anteriormente.
La placa debe ser plana en la base y tener suficiente rigidez con un espesor de 3/8” a
½” (10 a 13 mm).
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Arena:
La arena que se utilice deberá ser limpia, seca, uniforme, no cementada, durable y que
fluya libremente. Además deberá tener un coeficiente de uniformidad (D60/D10)
menor que 2 y no contener partículas que queden retenidas en el tamiz de 2mm
(N°10).
Debe ser uniforme y preferiblemente de forma redondeada o sub-redondeada para
favorecer que fluya libremente y desprovista de partículas o arena fina (menor que
250m, N°60), para prevenir segregación en almacenamiento o uso, y cambios de peso
unitario aparente como consecuencia de variaciones en la humedad atmosférica.
Al seleccionar una arena para ser usada, deberá hacerse, como mínimo, cinco
determinaciones de peso unitario aparente de cada bulto y para que la arena sea
aceptable, no deberá existir entre cada uno de los resultados individuales y el
promedio una variación mayor que el 1% del promedio. Antes de usar una arena
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deberá secarse y dejarse luego en reposo hasta que obtenga la condición de “seca al
aire”, en la zona en que va a ser usada.
Balanzas:
Una balanza de capacidad mínima de 20Kg. con sensibilidad de 1.0g.
Equipo para el secamiento:
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Estufa, horno u otro equipo adecuado para secar muestras con el fin de determinar su
contenido de humedad.
Equipo misceláneo:
Pequeña pica, cinceles y cucharas para excavar el agujero de ensayo, cazuela para freír
de 224mm.(10”) o cualquier otro recipiente adecuado para secar muestras; canastillas
con tapas, canecas con tapas, sacos de lona u otros recipientes adecuados para que
contengan las muestras de peso unitario y humedad o para el peso unitario de la
arena respectivamente, termómetro, pequeña brocha de pintura, cuaderno y cartera,
etc.
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Base metálica hueca para el cono.
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6. PROCEDIMIENTO .
Pasos a realizar.
Conocer el peso del cono con arena, sin arena y el volumen del recipiente.
Colocar la base en la superficie nivelada, excavar en forma cilíndrica hasta la
profundidad a investigar. Pesar la muestra extraída.
Colocar el cono de arena, abrir la válvula y llenar el hueco y el cono inferior con
arena. Retirar el cono.
Extraer la arena sobrante del cono inferior y pesarlo con lo anterior.
Extraer la arena del hueco y pesarlo.
Calcular el volumen del hueco.
Determinar la densidad de la capa en estudio
7. CALCULOS .ENSAYO DE TOMA DE DENSIDAD IN-SITU
DATOS
1 Peso Suelo Húmedo + Deposito 4198.00
2 Peso del Depósito Solo 556.00
3 Peso del Suelo Húmedo del Hueco 3642.00
4 Peso del Frasco + Arena Calibrada 6250.00
5 Peso de Arena que Queda en el Frasco 1642.00
6 Peso Arena Hueco + Peso Arena Cono 4608.00
7 Peso de la Arena en el Cono 1471.00
8 Peso de Arena 3137.00
9 Densidad de la Arena 1.27
10 Volumen del Hueco 2470.08
11 Peso de la Grava Retenida Tamiz 3/4 0.00
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12 Peso Específico de la Grava 0.00
13 Volumen Grava por Desplazamiento 0.00
14 Peso del Suelo 3642.00
15 Volumen del Suelo 2470.08
16 Densidad del Suelo Húmedo 1.47
17 % Humedad del Suelo Insitu 3.31
18 Densidad del suelo Seco 1.43
19 Máxima Densidad Seca de la Curva 1.97
20 Porcentaje de Compactación 72.45
II CONTENIDO DE HUMEDAD ( Laboratorio )N⁰ de capsula 26 23
1 Peso del Suelo Humedo + Capsula 105.74 104.612 Peso del Suelo Seco + Capsula 103.21 102.153 Peso del Agua 2.53 2.464 Peso de la Capsula 26.94 27.595 Peso Suelo Seco 76.27 74.566 % de Humedad 3.32 3.30
%Humedad= 3.31
III DATOS DEL PROCTOR ( Laboratorio )Maxima Densidad Seca de la Curva 1.97Optimo Contenido de Humedad 10.76
8. CONCLUSIONES .
El ensayo 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.
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Es el método lejos 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.
9. RECOMENDACIONES .
El manejo de los equipos debe ser lo más eficaz posible para obtener datos
más precisos.
Se debe limpiar el espacio donde será el punto de ensayo.
Calibrar bien la balanza para obtener pesos más exactos.
La base del hueco a escavar debe tener forma cuadrada.
DESCRIPCIÓN COMPLETA (ASTM D 1556)
1.1 Este método de ensayo puede ser utilizado para determinar la densidad en el lugar
y el peso unitario de los suelos utilizando un aparato de cono de arena.
1,2 Este método de prueba es aplicable para suelos sin cantidades apreciables de roca
o de materiales gruesos en exceso de 1 1/2 pulgadas (38 mm) de diámetro.
1.3 Este método de ensayo puede usarse también para la determinación de la
densidad en el lugar y el peso unitario de intacta o in situ de suelos, siempre que el
vacío natural o aberturas de los poros en el suelo son lo suficientemente pequeños
para evitar que la arena utilizada en la prueba de entrar los huecos. El material de
suelo o de otro se está probando deben tener suficiente cohesión o atracción de
partículas para mantener estables los lados en un pequeño agujero o excavación, y ser
lo suficientemente firme para resistir las presiones ejercidas en menores cavar el
agujero y colocar el aparato sobre ella, sin deformar o desprendimiento .
1.4 Este método de ensayo no es adecuado para los suelos orgánicos, saturados, o
plástico altamente que deforman o comprimir durante la excavación del hoyo de
prueba. Este método de ensayo puede no ser adecuado para suelos que consisten en
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materiales granulares que no se mantienen estables lados en el orificio de prueba, los
suelos que contienen cantidades apreciables de material grueso más grande que 11/2
pulgadas (38 mm), y suelos granulares con vacío elevado ratios.
1.5 Cuando los materiales a ensayar contiene cantidades apreciables de partículas
mayores de 11/2 pulgadas (38 mm), o cuando los volúmenes de ensayo agujero
mayor que 0,1 m 3 (2.830 cm 3 ) se requieren, Método de Prueba D 4914 o D 5030 son
aplicables .
1,6 Es una práctica común en la profesión de ingeniería para usar simultáneamente
libras para representar tanto una unidad de masa (lbm) y una unidad de fuerza
(lbf). Esto implícitamente combina dos sistemas separados de unidades, es decir, el
sistema absoluto y el sistema gravitacional. Es científicamente deseable combinar el
uso de dos conjuntos separados de unidades pulgada-libra dentro de una única
norma. Este método de ensayo ha sido escrito usando el sistema gravitacional de
unidades cuando se trata del sistema pulgada-libra. En este sistema la libra (lbf)
representa una unidad de fuerza (peso). Sin embargo, el uso de saldos o escalas de
grabación libra de masa (lbm), o la grabación de densidad en lbm / ft 3 no debe ser
considerada como una no conformidad con este método de ensayo.
1.7 Todos los valores observados y calculados deberán ajustarse a las directrices de
cifras significativas y redondeo establecidos en la norma ASTM D 6026 salvo que sea
reemplazada por esta norma.
1.7.1 Los procedimientos que se utilizan para especificar cómo los datos son
recopilados, registrados o calculados de esta norma se consideran como el estándar
de la industria. Además, son representativos de los dígitos significativos que en
general debe mantenerse. Los procedimientos utilizados no tienen en cuenta la
variación del material, el propósito para la obtención de los datos, los estudios de
propósito especial, o cualquier otra consideración para los objetivos de los usuarios,
es práctica común para aumentar o reducir dígitos significativos o datos reportados
para ser acordes con estas consideraciones. Está más allá del alcance de esta norma a
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considerar cifras significativas utilizadas en los métodos de análisis para el diseño de
ingeniería.
1.8 Esta norma no pretende dirigir todas las inquietudes sobre seguridad, si las hay,
asociadas con su uso. Es responsabilidad del usuario de esta norma establecer prácticas
apropiadas de seguridad y salud y determinar la aplicabilidad de las limitaciones
reglamentarias antes de su uso.
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