informe de densidad - 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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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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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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