INFORME N 3

Escuela de Ingeniera Civil - UNPRGPavimentos

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL,SISTEMAS Y ARQUITECTURAUniversidad NacionalPedro Ruz Gallo

PAVIMENTOSENSAYO DE DENSIDAD DE CAMPO PARA UNA SUBRASANTEMETODO DEL CONO DE ARENA

INTEGRANTES: INCIO DIAZ MIGUEL EDUARDO (101917-H )

DOCENTE: Ing. FERNANDEZ MUNDACA ABRAHAN

Lambayeque, MAYO del 2015

INTRODUCCIN

El ensayo para determinar la densidad de los suelos en el campo por el mtodo del cono de arena es aplicado generalmente en la superficie del material compactado, centrndose en la determinacin del volumen de una excavacin o hueco hecho en el suelo a estudiar, con el fin de luego obtener su densidad seca para as someterlo a rangos establecidos por la norma vigente.El ensayo consiste cavar a mano un orificio de prueba en el suelo donde se va a ensayar y todo el material extrado del orificio es recuperado en un contenedor. Se llena el orificio con arena de densidad conocida en cada libre y se determina el volumen. La densidad hmeda del suelo in situ se determina dividiendo la masa hmeda del material removido entre el volumen del orificio. Se determina el contenido de humedad del material del orificio y se calcula la masa seca del material y la densidad seca del lugar, utilizando la masa hmeda del suelo, el contenido de humedad y el volumen del orifico.

OBJETIVOS

1. El objetivo general es determinar la densidad peso unitario del suelo in situ en una superficie de un suelo acabado y compactado por medios mecnicos

2. Verificar si con el % de Compactacin obtenido se podra construir un pavimento.

FUNDAMENTO TEORICO

El ensayo de densidad de campo In-Situ se puede realizar mediante 3 mtodos. Densidad de suelo por el cono de arena (ASTM D1556) Densidad y peso unitario por el globo de hule (ASTM-2167) Densmetro nuclear (ASTM D2922 y D3017)* EN NUESTRO ENSAYO SE US EL MTODO DE DENSIDAD DEL SUELO POR EL CONO DE ARENA

ALCANCE: Este mtodo se emplea para la determinacin de la densidad de suelos en el lugar (in situ), utilizando un equipo denominado cono de arena.

Este mtodo de ensayo se aplica a suelos que no contengan una cantidad excesiva de roca o materiales gruesos con un dimetro mayor a 1 pulg. (38 mm).

Cualquier suelo otro material, que pueda ser excavado con herramientas de mano, puede ser ensayado siempre que los vacos o aberturas de los poros en la masa sean lo suficientemente pequeos para prevenir que la arena usada en el ensayo penetre en los vacos naturales. El suelo u otro material a ensayarse debern tener la suficiente cohesin o atraccin entre partculas para mantener estables los lados de un pequeo hoyo o excavacin. Este deber ser lo suficientemente firme y consistente para soportar las pequeas presiones ejercidas al excavar el hoyo y colocar el aparato sobre l, sin que se deforme o se caiga.

Este mtodo de ensayo no es adecuado para suelos orgnicos, saturados o altamente plsticos que podran deformarse o comprimirse durante la excavacin del hoyo de ensayo. Este mtodo de ensayo puede no ser adecuado para suelos que contengan materiales granulares dispersos que no mantengan los lados estables en el orificio de ensayo; tampoco para suelos que contengan una cantidad considerable de material grueso mayor de 1 pulg. (38 mm), ni para suelos granulares que tengan altos porcentajes de vacos.

Cuando los materiales que se van a someter a prueba contengan cantidades considerables de partculas mayores a 1 pulg. (38 mm), o cuando los volmenes de los orificios de ensayo son mayores a 0.1 pie3 (2830 cm3), se aplica el Mtodo de Ensayo ASTM D4914 o ASTM D5030.

Es prctica comn en la profesin de ingeniera utilizar corrientemente unidades de medida para representar tanto unidades de masa como unidades de fuerza. Esto implcitamente combina dos sistemas de unidades diferentes, esto es, el sistema absoluto y el sistema gravitacional. Cientficamente, no es recomendable combinar el uso de dos clases diferentes de unidades dentro de una norma simple. Este mtodo de ensayo ha sido elaborado utilizando el sistema gravitacional de unidades cuando se tratan las unidades en el sistema de centmetros y gramos. En este sistema, el gramo (gf) representa una unidad de fuerza (peso). Sin embargo, el uso de balanzas o escalas para registrar medidas de masa (gm) o para registrar la densidad en gm/cm3 puede establecerse como conforme a este mtodo de ensayo

MATERIALES, EQUIPOS E IMPLEMENTOS

EL EQUIPO O APARATO DE DENSIDAD: consiste de los siguientes accesorios: 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. El cono de arena, es un aparato desarmable que consiste en una vlvula cilndrica con un orificio de (13 mm) de dimetro, presentando en un extremo un pequeo cono de metal conectado a un frasco en un extremo y a un embudo (cono) en el otro extremo. La vlvula debe tener un freno (seguro) para prevenir la rotacin de una posicin completamente abierta a otra completamente cerrada. En nuestro laboratorio de la UNPRG se cuenta con un cono de arena marca SOILTEST, el cual fue utilizado en este ensayo. Una placa metlica cuadrada o rectangular, con un hueco central de 6 (15.24 cm) con borde para recibir el embudo grande (cono). PLACA METALICACONO DE ARENAFRASCO DESARMABLE

ARENA (Arena de Ottawa):Deber ser limpia, uniforme, seca, no cementada, durable y que discurra libremente. Tener un coeficiente de uniformidad (Cu=D60/D10) menor de 2 y el tamao mximo de partculas menor que 2.0mm (Malla N 10) y menos del 3% en peso que pase la malla de 250 m (Malla N 60). Debe estar libre de finos y partculas de arena fina para prevenir cambios significativos en la densidad de la masa por cambios diarios en la humedad atmosfrica. Son deseable arenas naturales, subredondeadas o redondeadas. Las arenas trituradas, o que tengan partculas angulares no son libres de escurrir, por lo que esta condicin puede causar una accin puente y por lo tanto imprecisin en la determinacin de la densidad. Para seleccionar la arena de una cantera potencial se debe determinar cinco densidades de masa por separado, las cuales deben ser hechas para cada recipiente o saco de arena. Para ser aceptable la arena, la variacin entre cualquier determinacin y el promedio no debe ser mayor de 1% del promedio. Antes de usar la arena ser secada, luego se deja que tome la humedad del aire del sitio donde va ha ser usada. La arena para ser nuevamente usada, deber estar libre de cualquier suelo contaminante, verificarse su gradacin y secarla. Las pruebas de densidad y volumen de la arena deben ser hechos a intervalos no mayores de 14 das, siempre despus de cualquier cambio significativo de humedad atmosfrica; antes de volver a usar la arena y antes de usar un nuevo material previamente aprobado.ARENA CALIBRADA

BALANZAS:Una balanza de capacidad mnima de 20 kg con una sensibilidad de 1.0 gr Se us una balanza Solution Balance OHAUS, la cual tiene una capacidad de 20 kg (45 lb)

EQUIPO DE SECADO (ESTUFA):Controlado termostticamente, capaz de mantenerse a una temperatura de 110 +/- 5C, para determinar el contenido de humedad de la muestra extrada del hoyo.Nota: se obvio este paso en nuestro ensayo debido a la poca disponibilidad de tiempo con el cual se cuenta.

EQUIPO DIVERSO:Cuchillo, pico pequeo, cincel, destornillador, cucharas para excavar, bolsas plsticas, brocha, depsitos, guantes, comba, regla al cm, tamiz de 3/4 y capsulas para colocar muestras del suelo a sacar contenido de humedad.

BROCHABALDECINCELCUCHARA

COMBA

PROCEDIMIENTOEl ensayo se realiz en un terreno al costado del Laboratorio de Pavimentos; el procedimiento empleado se detalla a continuacin:1. Lo primero que hace es la limpieza del terreno y se nivela, para luego colocar la plancha en el suelo nivelado, apuntalarla con clavos a los costados (si fuera necesario) para evitar que se mueva, y empezar a escavar con cincel y una comba hasta darle la forma circular del orificio de la plancha con una profundidad de 15cm.LIMPIEZA Y NIVELACION DEL TERRENO

ESCAVACION DANDOLE LA FORMA CIRCULAR

2. El material extrado del hueco, se coloca en un depsito y se pesa en una balanza calibrada obteniendo el (peso de la muestra + deposito) luego se pesa el deposito vaco.

COLOCACION DE MATERIAL EXTRAIDO EN DEPSITO

PESO DE MUESTRA + DEPSITO

3. Se llena con arena el frasco de arena calibrada, con la vlvula cerrada y proceder a pesar en la balanza, obteniendo el (peso del frasco +arena calibrada).PESO DE FRASCO + ARENA CALIBRADA

4. Se coloca el frasco encima de la placa, y se abre la vlvula del cono y se deja caer la arena hasta que el hueco y el cono estn llenos.

CAIDA DE ARENA CALIBRADA EN EL AGUJERO ESCAVADO

5. Se cierra la vlvula y se procede a pesar la arena que quedo en el frasco obteniendo as (el peso de la arena que queda en el frasco). Y la arena que quedo en la placa desparramada era la arena perteneciente al cono ms la placa, la cual se calcula en laboratorio.TOMANDO EL PESO DE ARENA QUE QUEDA EN EL FRASCO

6. Luego se procedi a tamizar el suelo extrado del hueco por el tamiz , para obtener el peso de la grava retenido por el tamiz. En nuestro ensayo no fue necesario realizar este paso ya que se trataba de arena sin presencia de gravas.

7. Los datos de Humedad Contenida en el Suelo y Mxima Densidad Determinada en la Curva, fueron datos dados por el Ingeniero encargado del Curso.

DATOS OBTENIDOS EN EL ENSAYO

CALCULOS

1PESO DE SUELO HUMEDO + DEPOSITO4078.00gr.

2PESO DEL DEPOSITO190.00gr.

3PESO DEL SUELO HUMEDO DEL HUECO (1-2)gr.

4PESO DE LA ARENA + EL FRASCO6367.00gr.

5PESO DE LA ARENA QUE QUEDA EN EL FRASCO2348.00gr.

6PESO DE LA ARENA HUECO + PESO ARENA CONO (4-5)gr.

7PESO ARENA CONO1450.00gr.

8PESO ARENA HUECO (6-7)gr.

9DENSIDAD DE LA ARENA1.33gr./cm3

10VOLUMEN DEL HUECO (8/9)cm3

11PESO DE GRAVA RETENIDO SECA AL AIRE378gr.

12PESO ESPECIFICO DE GRAVA2.69gr.

13VOLUMEN GRAVA POR DESPLAZAMIENTO (11/12)cm3

14PESO DEL SUELO (3-11)gr.

15VOLUMEN DEL SUELO (10-13)cm3

16DENSIDAD DEL SUELO HUMEDO (14/15)gr/cm3

17HUMEDAD DEL SUELO1.5%

18DENSIDAD DEL SUELO SECO (16/(17+100)*100)gr./cm3

19MAXIMA DENSIDAD DETERMINADA EN LA CURVA2.18gr./cm3

20% DE COMPACTACION (18/19*100)%

CALCULOS Y RESULTADOS

FORMULARIO:

RESULTADOS:

CALCULOS

1PESO DE SUELO HUMEDO + DEPOSITO4078.00gr.

2PESO DEL DEPOSITO190.00gr.

3PESO DEL SUELO HUMEDO DEL HUECO (1-2)3888.00gr.

4PESO DE LA ARENA + EL FRASCO6367gr.

5PESO DE LA ARENA QUE QUEDA EN EL FRASCO2348gr.

6PESO DE LA ARENA HUECO + PESO ARENA CONO (4-5)4019gr.

7PESO ARENA CONO1450gr.

8PESO ARENA HUECO (6-7)2569gr.

9DENSIDAD DE LA ARENA1.33gr./cm3

10VOLUMEN DEL HUECO (8/9)1931.579cm3

11PESO DE GRAVA RETENIDO TAMIZ 378gr.

12PESO ESPECIFICO DE GRAVA2.69gr.

13VOLUMEN GRAVA POR DESPLAZAMIENTO (11/12)140.520cm3

14PESO DEL SUELO (3-11)3510gr.

15VOLUMEN DEL SUELO (10-13)1791.059cm3

16DENSIDAD DEL SUELO HUMEDO (14/15)1.96gr/cm3

17HUMEDAD CONTENIDA EN EL SUELO1.5%

18DENSIDAD DEL SUELO SECO (16/(17+100)*100)1.931gr./cm3

19MAXIMA DENSIDAD DETERMINADA EN LA CURVA2.180gr./cm3

20% DE COMPACTACION (18/19*100)88.568%

CONCLUSIONES

1. Se obtuvo un % de Compactacin de 88.568 %

2. Si consideramos la zona de estudio como un proyecto de carretera, y consideramos los resultados obtenidos en este proyecto, observaremos que segn el resultado del porcentaje de compactacin, que fue 88.568 %, el suelo donde se hizo el ensayo de DENSIDAD DE CAMPO IN SITU con el cono de arena, no est lo suficientemente compactado como para ser considerado como superficie de rodadura, ya que el reglamento establece un rango mayor o igual al 95 %.

OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES

El desarrollo de este ensayo es muy importante, pues determina de una forma prctica y precisa si el suelo esta lo adecuadamente compactado para resistir cargas de gran magnitud. Por lo que su aplicacin debe ser obligatoria en todos los proyectos de carreteras, y aunque actualmente lo es, debe darse primordial importancia a sus resultados as conlleve a prdidas econmicas.

Se obviaron el ensayo para obtener algunos datos debido a la poca disponibilidad de tiempo con el cual se contaba, estos datos obviados son: Humedad contenida en el Suelo y el dato de Mxima Densidad Determinada en la Curva.

El ensayo fue hecho el da lunes 7 de MAYO del 2014.

NORMATIVIDAD

NORMA TECNICA PERUANA 339.143: 1999 SUELOS. Mtodo de ensayo estndar para la densidad y el peso Unitario del suelo in-situ mediante el mtodo del cono de arena.

NORMA ASTM D 1556: Mtodo de ensayo estndar para determinar la densidad del Suelo in situ por el mtodo del cono de arena.

MTC E 117 2000. Ensayo para determinar la densidad de los suelos en el campo por el mtodo del cono de arena.

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