Densidad de Campo

Docente: Ing. Santiago Maldonado Leoro,

MSc.

MAGISTER EN INGENIERÍA VIAL

ESPECIALISTA EN MECÁNICA DE SUELOS

DENSIDAD DE CAMPO

frasco de arena

Válvula Cono Metálico

DENSIDAD DE CAMPO


MSc.



1. Objetivo2. Áreas de ejecución3. Metodologías4. Método de Cono de Arena (ASTM D 1556)4.1 Alcance

4.2 Importancia del uso4.3 Elementos necesarios4.4 Calibración del Equipo4.5 Peso unitario de la arena4.6 Calibración del volumen del cono sobre la placa-base 4.7 Determinación del peso unitario del suelo en sitio

ÍNDICE

ÍNDICE


MSc.



5. Método Densidad y Peso Unitario por el Globo de Hule (ADTM 2167)6. Método Nuclear (ASTM D 2992 y D3017)

4.8 Fórmulas y cálculos típicos4.9 Registro

4.10 Video, Ejemplo de realizar el ensayo

ÍNDICE


MSc.



Determinar la densidad y peso unitario en la superficie de un suelo acabado y compactado por medios mecánicos tales como: Rodillo (liso o vibratorio). Rodillos neumáticos. Rodillo pata de cabra. Compactador manual (plancha). Compactador de impacto. Haber realizado una pre – carga. Pisón manual, etc.

1. OBJETIVO


MSc.



Rellenos compactados. Presas de tierra (durante la construcción). Estructuras de pavimentos (sub rasante, sub – base,

base). Pista de aterrizaje (aeropuertos). Terraplén para vías férreas. Cimentaciones de canales. Fondos de piscina, veredas, losa deportiva,

estructura para pisos, almacenes, silos, parques de estacionamiento, etc.

2. ÁREAS DE EJECUCIÓN

3. METODOLOGÍAS

1. Densidad del suelo por el Cono de Arena (ASTM D1556).

2. Densidad y peso unitario por el Globo de Hule (ASTM - 2167)

3. Densímetro nuclear (ASTM D 2922 y D 3017)Docente: Ing. Santiago Maldonado Leoro,

MSc.



El ensayo de Densidad de Campo In Situ se puede realizar mediante 3 métodos:


MSc.



4. MÉTODO COMO Y ARENA

Astm D 1556

4.1 Alcanze Determina la densidad In – Situ de suelos. En algún material que pueda ser excavado. No usar en suelos que comprometan la salud. Se limita a suelos saturados y muy blandos o muy sueltos4.2 Importancia del Uso Determina la densidad en depósitos naturales y

terraplenes. El método es ampliamente usado.


MSc.



4. MÉTODO CONO Y ARENA

Recipiente de plástico o metal (4000 cm3)

Cono metálico Base metálica con un círculo

hueco Espátula y cuchara Balanza Recipiente para contenido de

humedad Arena calibrada (malla No. 10 y

No. 60) Combo y cincel Bolsas plásticas

4.3 Elementos Necesarios

Aparato de Cono y Arena para el Ensayo de Densidad de Campo.


MSc.





MSc.



4.4 Calibración del Equipo: Calibración de la Arena

Determinar el peso unitario de la arena. Volumen del frasco de vidrio

1. Determinar el peso del frasco de vidrio vacío (Wf) con aproximación de 0.1 g.

2. Llenar el frasco con agua hasta el borde.

3. Colocar el conjunto en la balanza con aproximación de 0.1g., enrasar usando una placa de vidrio colocando el

agua faltante con una pipeta y secar la parte exterior del frasco en caso necesario.



MSc.



4. Determinar el peso del frasco de vidrio con agua (Wfw).

5. Repetir el procedimiento por lo menos tres veces.

6. Con los valores promedios de Wf y Wfw calcular:


Peso del agua (Ww)

Volumen del frasco de vidrio (V) :

4.4 Calibración del Equipo:


MSc.



4.5 Peso unitario de la Arena1. Determinar el peso del frasco de vidrio vacío (Wf), con

aproximación de 0.1g y atornillar el cono al frasco.

2. Llenar el cono con arena y abrir la válvula para llenar el frasco. Durante el llenado adicionar arena al cono de tal forma que el nivel en el mismo se mantenga por lo menos hasta la mitad. Evitar cualquier vibración durante el llenado.

3. Cuando se llene el frasco, cerrar la válvula y retirar con cuidado especial el cono; enrasar la arena en el frasco.



MSc.



4.5 Peso unitario de la Arena4. Evitando cualquier vibración determinar el peso del frasco

con arena (Wfa), con aproximación de 0.1g.

5. Repetir el procedimiento por lo menos tres veces.

6. Con lo valores promedios de Wf y Wfs a calcular:


Peso de la arena seca (Ws):

Peso unitario de la arena seca (γd arena):


MSc.



4.6 Calibración del Volumen del Cono Sobre la Placa -BaseDeterminar el peso de la arena, necesario para llenar el cono y el orificio de la placa—base.

1. Llenar el frasco de vidrio con la arena seca; determinar y registrar el peso del conjunto (W4)

2. Colocar la placa-base sobre la superficie plana y limpia de la mesa.

3. Colocar el cono en coincidencia sobre la escotadura de la placa-base.

4. Abrir la válvula del cono y esperar que la arena llene el orificio.



MSc.



5. Cerrar la válvula y retirar el frasco y cono.

6. Destornillar el cono, determinar el peso del frasco y el resto de la arena contenida (W5).

7. Repetir el procedimiento por lo menos 3 veces.

8. Con los valores promedios de W4 y W5 calcular:


Peso de la arena utilizada para llenar el cono y el orificio de la placa—base.

4.6 Calibración del Volumen del Cono Sobre la Placa -Base


MSc.



4.7 Determinación del Peso Unitario del Suelo In - Situ1. Llenar el frasco con arena seca, determinar y registrar el

peso del conjunto (W6)

2. Dentro de la zona donde se trabaja, escoger un lugar para excavar un agujero, y trazar cuadrado de 60cm de lado, limpiar la parte superior del terreno, nivelar lo mejor posible la superficie descubierta.

3. Colocar la placa-base sobre la superficie del suelo nivelada y enrasada. Clavar en el suelo un clavo de 3”.



MSc.



4. Excavar el suelo a través del orificio de la placa-base. La profundidad del agujero será aproximadamente 15cm.

5. Todo el suelo que se va extrayendo del agujero depositar con cuidado en una funda de plástico.

6. Limpiar el agujero con la brocha

7. Destornillar la tapa del frasco con la arena calibrada, y atornillar en su lugar el cono.

8. Invertir el frasco y colocar el cono sobre la escotadura de la placa-base.


4.7 Determinación del Peso Unitario del Suelo In - Situ


MSc.



9. Abrir la válvula del cono y dejar que la arena llene el agujero en el suelo.

10.Cuando ya no se observe descenso del nivel de arena en el frasco, cerrar la válvula y retirar el frasco. Reemplazar el cono por la tapa roscada del frasco.

11. Extraer la arena del agujero y rellenarla con suelo del terraplén.




MSc.



12.Destornillar la tapa del frasco, determinar y registrar el peso del conjunto (W7). Por diferencia de pesos determinar y registrar el peso de la arena que lleno el agujero. Con los datos de calibración calcular el volumen del agujero.

13.Determinar y registrar el peso del suelo extraído del agujero (W), contenido en la funda de plástico.

14.De la muestra de suelo extraído del agujero, tomar dos porciones representativas para determinar su contenido de agua.




MSc.



Excavación del agujero



MSc.



Determinación del volumen del agujero



MSc.



4.8 Fórmulas y Cálculos Típicos Contenido de Agua del Suelo:


Siendo:

W1 = Peso del Recipiente

W2 = Peso del Recipiente + Suelo Húmedo

W3 = Peso del Recipiente + Suelo Seco


MSc.



4.8 Fórmulas y Cálculos Típicos Volumen del Agujero:


Siendo:

W6 = Peso Inicial: frasco + arena

W7 = Peso Final: frasco + arena

Wc = Peso de Calibración

Γ d arena = Peso unitario de la arena seca


MSc.



4.8 Fórmulas y Cálculos Típicos Peso Unitario del Suelo:


Siendo:

W = Peso del suelo húmedo

V = Volumen del suelo húmedo


MSc.



4.8 Fórmulas y Cálculos Típicos Grado de Compactación:


Siendo:

γd = Densidad obtenida en campo

γdmax = Densidad máxima obtenida en el laboratorio


MSc.



4.8 Fórmulas y Cálculos Típicos Peso Unitario del Suelo en Obra:


Siendo:

γd = Peso unitario húmedo

γ = Peso unitario Seca

W% = Contenido de Agua (Porcentaje)


MSc.




ASTM D 1556

Ws = g Peso inicial : frasco + arena W4 = g

V = cm³ Peso final : frasco + arena W5 = ggdarena = g/cm³ Wc = g

Agujero No.

W g

Peso inicial : frasco + arena W6 g

Peso final : frasco + arena W7 gW6-W7-Wc

gdarena

No.

Peso del recipiente W1 g

Peso del recipiente + suelo humedo W2 g

Peso del recipiente + suelo seco W3 g

Contenido de agua w %

Contenido de agua (promedio) w %

Peso unitario del suelo húmedo g g/cm³gd g/cm³

Grado de compactación Gc %

%

wo = % wo = %gd máx = g/cm³ gd máx = g/cm³

OBSERVACIONES

COMPARACIÓN DE RESULTADOS

Volumen del agujero V = V

ENSAYOS DE COMPACTACI ÓN

Diferencia del contenido de agua

CALIBRACIÓN DEL CONO Y DE LA PLACA - BASE

Peso unitario de la arena seca

Peso de la arena seca

Volumen frasco = Volumen arenaPeso de la arena del cono y el orificio de la placa - base (Wc=W4-W5)

cm³

Recipiente

Peso unitario del suelo seco

PRÓCTOR ESTÁNDAR PRÓCTOR MODIFIC.

CROQUIS DE UBICACIÓN DE LOS AGUJEROS

Peso del suelo húmedo

VOLUMEN DEL AGUJERO

CONTENIDO DE AGUA

PESO UNITARIO DEL SUELO EN OBRA

TERMINOS DE COMPARACIÓN

PESO UNITARIO DEL SUELO EN SITIO

CALIBRACIÓN DEL EQUIPO

MÉTODO DEL CONO Y LA ARENA

PESO UNITARIO DE LA ARENA SECA

PESO DEL SUELO HÚMEDO


MSc.



5. GLOBO DE HULE

Astm D 2167

El procedimiento es similar al método del Cono de arena; se hace un hueco de prueba y se determina el peso húmedo del suelo retirado del hueco y su contenido de agua. Sin embargo, el volumen del hueco se determina introduciendo a éste un lobo de hule con agua de un recipiente calibrado, del cual el volumen se lee directamente.

El peso específico seco del suelo compactado se determina usando la ecuación:Siendo:

W = Peso seco del suelo excavado del hueco (k)V = Volumen del hueco (m3)


MSc.



Aparato Gomo de hule

5. GLOBO DE HULE


MSc.



6. MÉTODO NUCLEAR

Astm D 2922 – ASTM D 3017

Los medidores nucleares de densidad son ahora usados con frecuencia para determinar el peso específico seco compactado del suelo. Los densímetros nucleares operan en huecos taladrados desde la superficie del terreno.

El aparato mide el peso del suelo húmedo por volumen unitario y también el peso del agua presente en un volumen unitario del suelo. El peso específico del suelo compactado se determina restando el peso del agua del peso específico húmedo del suelo.


MSc.



Aparato Densímetro Nuclear

6. MÉTODO NUCLEAR


MSc.



Medidor Nuclear de Peso Unitario - Humedad

6. MÉTODO NUCLEAR


MSc.



Después de muchos ensayos realizados en suelos naturales se ha llegado ha establecer unos rangos de valores característicos y se han agrupado como: arena y grava, arena, arcilla y suelos rojos tropicales.

7. VALORES TÍPICOS

MaterialDensidad Natural (k/m3)

Densidad Volum. Densidad Seca

Arena y Grava

Muy Suelta 1700 - 1800 1300 - 1400Suelta 1800 - 1900 1400 - 1500Medio Densa 1900 - 2100 1500 - 1800Densa 2000 - 2200 1700 - 2000Muy Densa 2200 - 2300 2000 - 2200

Arena

Pobrementa Gradada 1700 - 1900 1300 - 1500

Bien Gradada 1800 - 2300 1400 - 2200Mezcla Arena Bien Gradada + Grava 1900 - 2300 1500 - 2200

Arcilla

Lodo no consolidado 1600 - 1700 900 - 1100Blanda Agrietada 1700 - 1900 1100 - 1400Típica, norm. Cons. 1800 - 2200 1300 - 1900Morrena (sobrecon) 2000 - 2400 1700 - 2200

Suelos Rojos Trópicales 1700 - 2100 1300 - 1800

Densidad de Campo

Documents

Transcript of Densidad de Campo