UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ DISEO DE PAVIMENTOS IINTRODUCCION

Este mtodo es muy difundido para determinan la densidad de suelos compactados utilizados en la construccin de terraplenes de tierra, rellenos de carreteras y estructuras de relleno. Es comnmente utilizado como base de aceptacin para suelos compactados a una densidad especfica o a un porcentaje de densidad mxima determinada por un mtodo de ensayo normado.

Este mtodo puede ser usado para determinar la densidad in-situ de depsitos de suelos naturales, agregados, mezcla de suelos u otro material similar.

El uso de este mtodo est limitado generalmente a suelos en una condicin de no saturados. Este mtodo no es recomendable para suelos que sean suaves o desmenuzables (que se desmoronan fcilmente), o ests en una condicin de humedad tal que el agua filtre al hoyo excavado. La precisin de este ensayo puede ser afectada por suelos que se deforman fcilmente o que sufran cambios volumtricos en el hoyo excavado debido a que el personal camine o se detenga cerca del hoyo durante el ensayo.

INDICE

INTRODUCCION.1

OBJETIVO..3

ALCANCE3

MATERIALES Y EQUIPOS.5

PROCEDIMIENTO DE ENSAYO8

CALCULOS..11

CONCLUSIONES.14

RECOMENDACIONES14

ANEXOS.16

1. OBJETIVO

Esta norma de ensayo establece mediante el mtodo de ensayo estndar para determinar la densidad y peso unitario del suelo in situ mediante el mtodo del cono de arena.

2. 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 u 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 deber tener la suficiente cohesin o atraccin entre partculas para mantener estables los lados de un pequeo hoyo o excavacin.Esto 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 pie2 (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 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.

3. APARATOS

3.1. El aparato de Densidad, consiste en lo siguiente:

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 vlvula cilndrica con un orificio de (13 mm) de dimetro, presentado 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 po sicin completamente abierta a otra completamente cerrada.

Una placa metlica 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 1/2 (10 a 13 mm).

Los detalles del aparto descrito se muestran en la figura a continuacin, y representan las dimensiones mnimas aceptables y adecuadas para ensayar suelos que tienen un tamao mximo de 2 (50 mm) y volumen del hueco de ensayo de aproximadamente 0.1 pie3( 2830 cm3). Cuando el material a ensayarse contiene un pequeo porcentaje de partculas extradimensionadas y alargadas, el ensayo puede ser trasladado a una nueva ubicacin.

Se necesitan aparatos y volmenes del hueco de prueba ms grandes cuando prevalecen las partculas mayores que 2 (50 mm).

3.2. Arena:

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 2.0 mm (Malla N10) y menos del 3% en peso que pase la malla de 250 um (Malla N60). 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 (Nota 2). Para seleccionar la arena de una cantera potencial se debe terminar cinco (5) 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 a ser usada. La arena para ser nuevamente usada, deber estar libre de cualquier suelo contaminante, verificarse su gradacin y secarla.

3.3. BalanzasUna balanza de capacidad mnima de 20kg con una sensibilidad de 1.0 g.

3.4. Equipo de Secado.

Controlado termostticamente, capaz de mantenerse a una temperatura de 110 +/- 5C (230 +/- 9F), para determinar el contenido de humedad de la muestra extrada del hoyo.

3.5. Equipo Diverso:

Cuchillo, pico pequeo, cincel, esptula pequea, destornillador o cucharas para excavar del hoyo del ensayo, cubos con tapa, latas de estao sin costuras laterales de aluminio con tapa, costales plsticos u otro recipiente adecuado para retener la densidad y humedad de la muestra y la densidad de la arena; termmetro para la determinacin de la temperatura del agua, brocha pequea, calculadora, libreta de apuntes, etc.

4. PROCEDIMIENTO

4.1. Seleccione una ubicacin/elevacin que sea representativa del rea que se va a probar y determin la densidad del suelo in-situ de la siguiente manera:

Inspeccione el cono por si hubiera algn dao, la rotacin libre de la vlvula y cercirese de que el plato de base funcione apropiadamente. Llene el contenedor del cono con la arena condicionada para la cual ya se ha determinado la densidad segn el Anexo A2, y determine la masa total.

Prepare la superficie del sitio que se va ensayar de tal manera que sea un plano nivelado. El plato de base debe utilizarse como una herramienta para remover la superficie a un plano de nivel suave.

Coloque el plato de base sobre la superficie plana, asegurndose de que existe contacto con la superficie del terreno alrededor del borde del orificio central. Marque el contorno del plato de base para revisar el movimiento durante la prueba y, si es necesario, asegure el plato contra el movimiento que se cause utilizando clavos insertados dentro del suelo adyacente al filo del plato o en otros trminos, sin disturbar el suelo que se va a probar.

En suelos donde la nivelacin no es exitosa o la superficie presenta vacos, el volumen que se expulsa horizontalmente y que est limitado por el embudo, el plato y la superficie del terreno debe determinarse mediante un ensayo preliminar. Llene el espacio con arena del aparato, determine la masa de la arena utilizada para llenar el espacio, rellene el aparato y determine una nueva masa inicial del mismo y de la arena antes de proceder con la prueba. Despus de que se complete esta medida, limpie cuidadosamente con una brocha la arena que queda sobre la superficie preparada.

Cave el hoyo de prueba a travs del orificio central en el plato de base, teniendo cuidado de evitar que se disturbe o se deforme el suelo que delimitar el orificio. Los volmenes del orificio de prueba sern tan grandes como para que sean prcticos y minimicen los errores, y en ningn caso sern ms pequeos que los volmenes indicados en la Tabla N 1 para el tamao mximo de la partcula del suelo removido del orificio de prueba. Los lados del orificio deben inclinarse levemente hacia adentro, y la parte central debe ser razonablemente plana o cncava. Los suelos que son esencialmente granulares requieren extremo cuidado y tambin requieren que se cabe un orificio de prueba de forma cnica. Coloque todo el suelo excavado y cualquier otro suelo que se haya soltado durante la excavacin, en un contenedor hermtico que est marcado para identificar el nmero de prueba. Tenga cuidado de evitar la prdida de cualquier material. Proteja este material de cualquier prdida de humedad hasta que se haya determinado la masa y se haya obtenido la muestra para la determinacin del contenido de agua.

Limpie el borde del orificio del plato base, voltee el aparato de cono de arena y coloque el embudo del mismo en un orificio rebordeado en la misma posicin que se marc durante la calibracin. Elimine o minimice en el rea de prueba las vibraciones que pueda causar el personal que realiza la prueba o el quiero que se utiliza. Abra la vlvula y deje que la arena llene el orificio, el embudo y el plato base. Trate de evitar que el aparato se sacuda o vibre mientras la arena est corriendo. Cuando la arena deje de fluir, cierre la vlvula.

Determine la masa del aparato con la arena restante, regstrela y calcule la masa de la arena utilizada.

Determine y registre la masa del material hmedo que se extrajo del orificio de prueba. Cuando se requiera correcciones del material de mayor tamao, determina la masa de este material en la malla apropiada y regstrela, teniendo cuidado de evitar prdidas de humedad. Cuando se requiera, efectuar las correcciones apropiadas para el material de mayor tamao utilizando la Practica ASTM D4718.

Mezcla el material cuidadosamente y obtenga un espcimen representativo para determinar el contenido de humedad o, en todo caso, utilice una muestra completa.

Determine el contenido de humedad de acuerdo al Mtodo de Ensayo MTC E108.

5. CLCULOS6.1 DATOS

DESCRIPCIN

1 . MASA SUELO HMEDO REMOVIDO4206(gr)

2 .MASA DEL CONO LLENO DE ARENA6500(gr)

3 .MASA DEL CONO CON ARENA REMANENTE2069(gr)

4 .MASA ARENA EN EL CONO BASAL PROMEDIO mc1484(gr)

5 .CONTENIDO DE HUMEDAD5( % )

6 .DENSIDAD APARENTE SUELTA PROMEDIO DAS1.375(gr/cm3)

7 . MAXIMADENSIDADDELACURVA(dmax)2.00(gr/cm3)

NOTA1: para la DENSIDAD APARENTE SUELTA DAS, la calibracin para ambos equipos, tanto el cono como la arena se deben repetir varias veces y obtener un promedio de estas. Densidad = 1.39 (cantera Isla ) Densidad = 1.36 (cantera Yocara ) NOTA2: para los datos de CONTENIDO DE HUMEDAD y MAXIMADENSIDADDELACURVAse obtuvieron del anterior ensayodmax = 2.00(g/cm3) de la curva%W = 5%

CALCULOS Y RESULTADOSa.-) clculo del volumen del suelo (Vs):Vs = () -Vs = (6500-2069)- = 3351.73b.-) clculo de densidad hmeda del suelo (h): h = Dnde : Vs=volumen del suelo 1=masa suelo hmedo removidoh = = 1.2549(gr/cm3) c.-) clculo de la densidad seca del suelo (d) :d = Dnde: w=contenido de humedad h=Densidad hmeda del suelo d = 1.195 (gr/cm3)

d.-) clculo de porcentaje de compactacin o grado de compactacin (%C): %C = *10Dnde: d=densidad seca del suelo dmax = mx. Densidad seca %C = = 59.75%

6. RESULTADOS EN EL FORMATO DE LABORATORIO

DETERMINACIN DE LA DENSIDAD IN SITU (CONO DE ARENA)

Proyecto : Ubicacin : Campus universitario

Fecha de ensayo:29/04/2015

Densidad aparente suelta de la arena (DAS)

Determinacin N12345

Masa del molde (g)

Masa del molde + arena (g)

Volumen del molde (cm3)

Densidad aparente suelta ( DAS) (g/cm3)

Densidad aparente suelta promedio DAS (g/cm3)1.375

Calibracin del cono basal (mc)

Determinacin N123

Masa del aparato de densidad lleno de arena (g)

Masa del aparato con arena remanente (g)

M. arena en el cono y espacio de la placa base (g)

Masa arena en el cono basal promedio mc (g)1484

Determinacin del contenido de humedad del suelo extrado en terreno

Ensayo N12345

Masa recipiente + suelo hmedo (g)

Masa recipiente + suelo seco (g)

Masa recipiente (g)

Masa suelo seco (g)

Masa agua (g)

Contenido de humedad ( % )

Determinacin densidad de terreno

1.Ensayo N 12345

2.Masa suelo hmedo removido (g)4206

3.Masa del cono lleno de arena (g)6500

4.Masa del cono con arena remanente (g) 2069

5.Volumen del suelo ( cm3 ) (2-3)- /3351.7

6.Densidad hmeda del suelo (g/cm3) 1/41.255

7.Densidad seca del suelo (g/cm3) 5/1+w1.195

DATOS DE LA COMPACTACION

Densidad mxima (g/cm3)2.00

Humedad optima %

PORCENTAJE DE COMPACTACION %59.75

conclusiones del resultado obtenido

El ensayo realizado de mtodo de cono de arena fue realizado de acuerdo al procedimiento a seguir para este, pero ya que los resultados arrojados se alejan de la realidad.

El porcentaje compactacin optimo oscila entre 95% y 100%y el porcentaje de compactacin que se obtuvo es de 59.75%.

Es menester aumentar las pasadas de la maquinara y disminuir el contenido de humedad en el terreno para lograr las especificaciones de compactacin requeridas.

recomendaciones

Generalmente es deseable contar con una arena uniforme o de un solo tamao para evitar problemas de segregacin, de modo que con las condiciones de vaciado pueda lograrse la misma densidad, del suelo que se ensaya.

En el momento de ensayo en terreno, se debe evitar cualquier tipo de vibracin en el rea circundante, ya que esto puede provocar introducir un exceso de arena en el agujero.

En suelos en que predominan las partculas gruesas es recomendable determinar la humedad sobre el total del material extrado.

anexos fotograficos

Sobre la superficie nivelada, se efecta la excavacin del orificio en el sitio donde indican los bordes del placa del metal.

DETERMINACIN DE LA DENSIDAD IN SITU MTODO DEL CONO DE ARENA . .