PROYECTO DE UNA EMPRESA PROYECTO DE UNA EMPRESA DE
DE FABRICACION FABRICACION DE LADE LADRILLODRILLO AULA: 301
AULA: 301 UCP
UCP – – INGENIERÍA CIVIL INGENIERÍA CIVIL
MECÀNICA DE SUELOS II.
MECÀNICA DE SUELOS II.
2018
2018
DENSIDAD DE CAMPO
DENSIDAD DE CAMPO
20-07-2018
20-07-2018
UCP- UNIVERSIDAD CIENTIFICA DEL PERU UCP- UNIVERSIDAD CIENTIFICA DEL PERU
“
“ AÑO DEL DIAL AÑO DEL DIALOGO Y LA RECONCILAOGO Y LA RECONCILACION NACIONALCION NACIONAL””
Universidad Científica del Perú Universidad Científica del Perú
FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍAS FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍAS
Escuela profesional académico de Ingeniería Civil Escuela profesional académico de Ingeniería Civil
INFORME DE MECÁNICA DE SUELOS I INFORME DE MECÁNICA DE SUELOS I
INTEGRANTES: INTEGRANTES:
ALTAMIRANO ALTAMIRANO ALARCON ALARCON , , DEYVIN DEYVIN ANTONYANTONY
AMASIFUEN RUIZ, KARINAAMASIFUEN RUIZ, KARINA
MUÑOZ MUÑOZ PAREDES PAREDES JAIMEJAIME
PAGAN MONTES FELIPEPAGAN MONTES FELIPE
PISCOYA VARGAS , JOSE DANIELPISCOYA VARGAS , JOSE DANIEL
SALAS ISHUIZA , NINFASALAS ISHUIZA , NINFA
Tarapoto
Tarapoto
–
–
Perú
Perú
Ing
INDICE CARATULA………...…...1 PRESENTACION……….2 INDICE………...3 I. INTRODUCCION………..4 II. OBJETIVOS……….5 2.1. OBJETIVOS GENERALES………....5 2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS………..5 III.GENERALIDADES……….6
3.1. DETERMINACION DE LA DENSIDAD DEL SUELO EN EL TERRENO METODO CONO DE ARENA (ASTM D1556-64) ………..6
3.2. REFERENCIA NORMATIVA………..…6
3.3. DATOS GENERALES DE CAMPO………7
IV. MARCO TEORICO………...………..9
4.1. ENSAYO DE DENSIDAD DE CAMPO………..…9
4.2. METODO DEL CONO DE ARENA……….9
V. MATERIALES Y EQUIPOS………...…..11 5.1. PROCEDIMIENTO………..………15 VI. RESULTADOS…..………17 CONCLUSIONES………...18 RECOMENDACIONES………..19 BIBLIOGRAFIA………..…20 ANEXOS………..21
I.
INTRODUCCION
El siguiente trabajo realizado y basado en prácticas de laboratorio del curso de mecánica de suelos II, con la guía y asesoramiento de las clases teóricas dictadas por el ingeniero, quien nos brinda los conocimientos y ayuda al desarrollo del estudiante de la carrera de ingeniería civil, con proyección a la solución general de problemáticas y basadas en el estudio del suelo.
Así también, por consiguiente este informe presente admite el desarrollo y los pasos de los cálculos respectivos de las pruebas realizadas en campo y laboratorio respecto al suelo que serán de importancia en el desarrollo del curso y la rama respectiva a éste.
El ensayo de densidad IN SITU por el método del “CONO DE ARENA”, la cual
permite obtener la densidad del suelo la cual sea aplicado el mismo, y así verificar y obtener los resultados obtenidos en estudios a trabajos de compactación de suelos, donde servirán para hacer una comparación con las especificaciones técnicas en cuanto a la humedad, la densidad y el grado de compactación del suelo evaluado, y así poder determinar la calidad del suelo donde se vayan o se están ejecutando proyectos de ingeniería.
En este informe se detallará los fundamentos básicos para la realización del ensayo, así como el procedimiento de ejecución y la toma de datos que serán indispensables para calcular el contenido de humedad, densidad de la arena y calibración del cono.
II. OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
o El ensayo permite obtener la densidad de campo “IN SITU” del
terreno y así obtener los datos para verificar los resultados obtenidos en la infraestructura de la obra que será de la compactación de los suelos en el terreno.
OBJETIVO ESPECIFICO.
o Determinar la Densidad del suelo seco y el óptimo contenido de
humedad del suelo compactado en el campo, para luego poder determinar el grado de compactación que presenta el suelo en el campo por el Método de Cono de Arena.
o Determinar la densidad del suelo y peso unitario del suelo in situ
mediante el método del cono de arena siguiendo la normativa ASTM D1556-64.
o Verificar la relación de la densidad seca de campo con la densidad
seca máxima obtenida en el laboratorio, obtenidas de los diferentes métodos de compactación de laboratorio.
III. GENERALIDADES
3.1. DETERMINACION DE LA DENSIDAD DEL SUELO EN TERRENO METODO CONO DE ARENA (ASTM D1556-64).
El conocimiento de las partículas del suelo o densidad real junto con la densidad aparente permite calcular la porosidad total del suelo; también permite evaluar la concentración de los sólidos en suspensión, y determinar la velocidad de sedimentación, en la predicción de pérdida del suelo, en análisis mecánicos, en erosión y conservación del suelo. El ensayo permite obtener la densidad de terreno y así verificar los resultados obtenidos en los trabajos de compactación de suelos, en las que existen especificaciones en cuanto a la humedad y la densidad.
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.
En el método del cono de arena se utiliza una arena uniforme normalizada y de granos redondeados para llenar el hueco excavado en terreno, pero de preferencia se utiliza la arena de OTAWA que se importa desde CANADA que es una arena que cumple con las normas establecidas. 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.
3.2. REFERENCIA NORMATIVA
Las siguientes referencias contienen disposiciones p teorías que al ser citadas en este texto constituyen requisitos de la presente Norma:
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)
ASSHTO T 191 (Density In-Place by The Sand Cone Method)
I.N.V. E –161 –07
Este método de ensayo se usa para determinar, en el sitio, la densidad o la masa unitaria de los suelos con el equipo de cono de arena. El método sirve para los suelos que no contiene cantidades apreciables de rocas o de material grueso de tamaño superior a 38mm de diámetro.
ASTM D4914 o la ASTM D5030.
Cuando los materiales probados contiene cantidades apreciables de partículas
mayores a 38mm (1½”), o cuando se requiera que el volumen de hueco sea
superior a 2830 cm3 (0.1 ft3).
3.3. DATOS GENERALES DE ESTUDIO
UBICACIÓN Y DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO
El ensayo de densidad de campo se realizó en el Jr. Martínez de Compañón cuadra 9, Distrito de Tarapoto, Provincia de San Martin, Departamento de San Martin. Tarapoto es una ciudad de la selva al norte del Perú, ubicada a una altitud de 250 msnm a orillas del río Shilcayo que es el rio más cercano a TARAPOTO.
FINALIDAD DEL ESTUDIO
El presente ensayo tiene por finalidad de estudio determinar el óptimo grado de compactación que requiere el suelo, este ensayo también nos dirá si el material compactado está listo para la siguiente capa de material.
Para ello se realizó una pequeña excavación a cielo abierto de 10 cm de profundidad, luego realizamos el respectivo ensayo, cumpliendo con todos los procedimientos a fin de obtener diferentes valores respecto a cada dato requerido, para así realizar el cálculo y obtener un resultado sobre la densidad de campo y poder verificar si el suelo está perfectamente compactado.
IV. MARCO TEORICO
4.1. ENSAYO DE DENSIDAD DE CAMPO
El ensayo de densidad de campo nos permite obtener la densidad del terreno y así verificar los resultados obtenidos en el proceso de compactación de suelos, en las que existen especificaciones y una correlación en cuanto a la humedad y la densidad del suelo. Para obtener estas densidades existen los siguientes métodos en terreno:
Cono de arena
Balón de caucho o balón de Hule Densímetro nuclear
Tanto el método del cono de arena como el del balón de caucho, son aplicables en suelos cuyos tamaños de partículas sean menor es a 38mm. Y utilizan los mismos principios.
4.2. MÉTODO DEL CONO DE ARENA
El método del cono de arena, se aplica en general a partir de la superficie del material compactado hasta una profundidad aproximada de 15cm. Y cuyo diámetro del hoyo de extraction de suelo es aproximadamente 4 pulgadas y relativo a la abertura de la placa base del cono metálico de ensayo; 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. Determinándose la humedad de esa muestra nos permite obtener la densidad seca.
Este ensayo proporciona un medio para comparar las densidades secas en obras de construccion, obtenidas en el laboratorio. Para ello se tiene que las densidades obtenidas en el campo se fija con base en una prueba de laboratorio. Se utiliza una arena uniforme estandarizada (arena compuesta por partículas cuarzosas, sanas, no cementadas, de granulometría redondeada y comprendida entre las mallas Nº 10 ASTM (2,0 mm.) y Nº 35 ASTM (0,5 mm.)) y de granos redondeados para llenar el hueco excavado en terreno. El método del cono de
arena utiliza una arena uniforme normalizada y de granos redondeados (arena OTAWA con Cu<2) para llenar el hueco excavado en terreno.
Este método de ensayo no es adecuado para:
Suelos orgánicos, saturados o altamente plásticos que podrían
deformarse o comprimirse durante la excavación del hoyo de ensayo.
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 ½ pulg. (38 mm) o cuando los volúmenes de los orificios de ensayo son mayores a 0.1 pie3 (2830 cm3) se aplica el Método de Ensayo ASTM D4914 o ASTM D5030.
Al comparer los valores de estas densidades, se obtiene un control de la compactacion, conocido como grado de compactacion, que se define como relacion en porcentaje, entre la densidad seca otenida por el equipo en el campo y la densidad maxima correspondiente a la prueba de laboratorio.
El Grado de Compaction de un suelo se determina de acuerdo a la siguiente expresión: Gc = ∗ 100 Donde: = ó = = á
V.
MATERIALES Y EQUIPOS
EQUIPOS Y MATERIALES
Aparato del cono de Arena. Arena de Ottawa.
Placa metálica hueca.
Balanza con una calibración al gramo (gr). Cápsula. Cincel. Tamiz (3/4’’ y 4”) Cucharas. Brocha. Martillo. Horno. Depósito.
APARATO DEL CONO DE ARENA
El aparato del cono de arena consistirá de un frasco de aproximadamente un galón (3.785lts.) y de un dispositivo ajustable que consiste de una válvula cilíndrica con un orificio de 12.7mm (1/2) de diámetro y que tiene un pequeño embudo que continua hasta una tapa de frasco de tamaño normal en un extremo y con un embudo mayor en el otro.
Placa de base para su uso, esto puede hacer más difícil la nivelación pero permite en el ensayo abrir agujeros de diámetro mayores y puede reducir la perdida de suelo al pasarlo del agujero de ensayo al recipiente, así como también ofrecer una base más constante para ensayos en suelos blandos. Cuando se usa la placa de base deberá considerarse como una parte del embudo en el procedimiento de este método de ensayo.
ARENA OTTAWA
La cual deberá ser limpia, lavada, seca, uniforme, no cementada, durable, lavada. Generalmente se utiliza arena de Ottawa, que corresponde a un material que pasa por la malla Nº 10 ASTM (2,00 mm.) y queda retenida en la malla Nº 20 ASTM (0,85 mm.).
Antes de usar una arena 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.
PLACA METÁLICA HUECA O PLACA BASE Es una placa con un orificio central de igual
diámetro de 6” de diámetro al del embudo de
aparato del cono de arena y puede reducir la pérdida de suelo al pasarlo del agujero de ensayo al recipiente, así como también ofrecer una base más constante para ensayos en suelos blandos. Cuando se usa la placa de base deberá considerarse como una parte del embudo en el procedimiento de este método de ensayo.
BALANZA
CÁPSULAS
Para recoger parte de la muestra del suelo y colocarlas al horno, y así determinar su contenido de humedad.
CINCEL
Para la perforación en el suelo estudiado (punta y/o plano).
TAMIZ (3/4’’ y 4”)
Para pasar la muestra.
CUCHARA
Conjuntamente con los guantes nos ayudaran a recoger la muestra.
BROCHA
Para la limpieza de granos en equipos y hoyo).
MARTILLO
Conjuntamente con el cincel ayudar a perforar el suelo estudiado.
HORNO U ESTUFA
Estufa, horno u otro equipo adecuado para secar muestras (T° promedio de 110° durante 24 horas) con el fin de determinar su contenido de humedad.
DEPÓSITO
5.1. PROCEDIMIENTO
Antes de iniciar el ensayo, se debe calibrar el equipo de densidad de
campo, para de esta forma obtener el peso volumétrico de la arena calibrada y el peso de arena calibrada que queda en el cono después de ejecutar el ensayo; datos que nos sirven en la determinación de la Densidad de Campo.
Seguidamente se nivela el suelo compactado en el campo y se retira el
material suelto. A continuación se coloca la placa y se comienza a hacer una perforación, teniendo Como guía el agujero interior de la placa, a una profundidad de 10 a 12 cm.
Todo el material que se saque del agujero se coloca en una bolsa plástica
y se pesa.
Para determinar el volumen del agujero, utilizamos el equipo de densidad
de campo de la siguiente forma:
-Se determina el peso inicial del frasco con la arena calibrada. Luego se invierte y se coloca sobre la placa, se abre la llave del cono, permitiendo el paso de la arena.
- Cuando el agujero y el cono están llenos de arena, se Cierra la llave y se procede a determinar el peso final del frasco y la arena contenida en él.
- Por la diferencia de los pesos del frasco más la arena inicial y del frasco más la arena final, obtenemos el peso de la arena contenida en el agujero y el cono. A este valor le restamos el peso de la arena que cabe en el cono, obteniendo de esta forma el peso de la arena contenida en el agujero.
-El peso de la arena dividida por su densidad, obtenida en el laboratorio mediante la calibración, nos da el volumen del agujero. Finalmente se debe determinar en el laboratorio, la densidad seca máxima y la humedad de la muestra recuperada del agujero, para de esta forma, determinar el grado de compactación. Finalmente se debe determinar en el laboratorio,
la densidad seca máxima y la humedad de la muestra recuperada del agujero, para de esta forma, determinar el Grado de Compactación.
ENSAYO DE DENSIDAD DE CAMPO
METODO CONO ARENA
MTC E 117 - AASHTO T 191-93 - ASTM D 1556
OBRA :Ensayo de densidad de campo UBICACI N : Jr. Martines de Compañón, cdra. 7
SOLICITA Nº REGIST. :
PROGRESIVA T CNICO :
FECHA :20/07/2018 DENSIDAD DE CAMPO (ASTM D 1556)
PROGRESIVA KM. 0+500 1+000 1+500 2+000 2+500 3+000 LADO M.IZQ. M.DER. M.IZQ. M.IZQ. M.IZQ. M.DER. ESPESOR DE HOYO DE PRUEBA 0.15 cm 0.15 cm 0,15 0,15 0,15 0,15 1 Peso del Frasco + Arena (gr). 6395
2 Peso del Frasco + Arena sobrante (gr). 1930 3 Peso de arena empleada (gr) (1) - (2). 4465 4 Peso de la arena en el cono (gr). 6261 5 Peso de la arena en el hueco (gr). (3) - (4) 1796 6 Densidad de la Arena (gr/cm3). 1,41 7 Volumen del hueco (cm3) (5) / (6). 1275,568 8 Peso del suelo + grava + tarro (gr). 3791
9 Peso del tarro (gr). 2
10 Peso del suelo + grava (gr) (8) - (9). 3789 11 Peso retenido en el tamiz 3/4" (gr). 56 12 Peso específico de la grava (gr/cm3). 2,5 13 Volumen de la grava (cm3) (11) / (12). 22,4 14 Peso del suelo (gr) (10) - (11). 3733 15 Volumen del suelo (cm3) (7) - (13). 1253,168 16 Densidad húmeda (gr/cm3). (14) / (15) 2,983 6395 1930 4465 6261 1796 1,41 1275,57 3791 2,00 3789 56 2,50 22,4 3733 1253,17 2,983
18
18 Recipiente N°.
19 Peso del recipiente + suelo húmedo (gr). 20 Peso del recipiente + suelo seco (gr).
SPEEDY
21 Peso del agua (gr). 22 Peso del recipiente (gr). 23 Peso del suelo seco (gr).
24 Contenido de humedad % (21) / (23) x 100
RESUMEN DEL ENSAYO PR CTOR
25 Máxima Densidad Seca (gr/cm3) 26 ptimo Contenido de Humedad (%) 27 Densidad Seca (gr/cm3) (16) / (1+ (24) / 100)
% COMPACTACION (27) / (25) x 100 Cumple Especificaciones Técnicas
CONCLUSIONES
Para determinar la densidad de un suelo in situ es necesaria saber el
estado de la compactación del suelo por estratos y/o capas las cuales deben tener un valor adecuado dado por las especificaciones técnicas de un proyecto, de esta forma se puede realizar un trabajo con gran éxito sin tener ningun inconveniente.
Para determinar la densidad del suelo a cierta humedad que posea en ese
instante nos servirá para comparar dicha densidad con la densidad máxima obtenida en laboratorio.
Conocer el contenido de humedad optima es de mucha importancia
porque es de gran utilidad e impotancia a la hora de buscar una solución para mejorar las propiedades resistentes a la fuerza cortante y densidad del suelo.
20
RECOMENDACIONES
Generalmente es deseable contar con una arena uniforme o de un solo
tamaño para evitar problemas de segregación, de modo que con las condiciones de vaciado pueda lograrse la misma densidad, del suelo que se ensayo.
En el momento de ensayo, en el terreno, se debe evitar cualquier tipo de
vibración en el área circundante, ya que esto puede provocar introducir un exceso de arena en el agujero.
En suelos en que predominan las partículas gruesas es recomendable
21
VI. BIBLIOGRAFIA Y LINCOGRAFIA
BIBLIOGRAFIA
ASTM D 1556 (Standard Test Method for Density and
Unit Weight of Soil in Place by the Sand-Cone Method).
Densidad de Campo: Ing. Luis chang - Laboratorio
Geotécnico (CISMID). LINCOGRAFIA
http://ingenieracivil.com/2007/10/determinacin-de-la-densidad-de-suelo-en.html.
22
ANEXOS
IMAGEN Nº 01- ASEGURAMOS EL PLATO DE ACERO.
23 IMAGEN Nº 03- PROCESO DE RECOGER LA MUESTRA
IMAGEN Nº 04- AL MOMENTO DE CABAR SE MIDE HASTA UNA PROFUNDIDAD DE 10CM
24 IMAGEN Nº 05- MATERIAL OBTENIDO DE LA EXCAVACION
IMAGEN Nº 06- COLOCAMOS EL CONO DE ARENA DE OTAWA EN EL HUECO
25 IMAGEN N° 07- AÑADIMOS LA ARENA EN EL AGUJERO REALIZADO
IMAGEN N° 08- PROCESO DETAMIZADO DEL MATERIAL CON EL TAMIZ ¾
26 IMAGEN N° 09-MATERIAL TAMIZADO EN EL TAMIZ ¾
27 IMAGEN N° 11-PESAMOS EL MATERIAL RETENIDO EN EL TAMIZ ¾
IMAGEN N° 12-RELLENAMOS EL AGUJERO CON EL MATERIAL RETIRADO
28 IMAGEN N° 13-INTEGRANTE DEL EQUIPO HACIENDO LOS
29 IMAGEN N° 14-RELLENAMOS EL AGUJERO CON EL MATERIAL
