ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
DENSIDAD DE CAMPO
1. PRESENTACION ............................................................................................................................................... 2 2. OBJETIVOS ......................................................................................................................................................... 3 3. AREAS DE EJECUCION .................................................................................................................................. 3 4. METODOLOGIAS............................................................................................................................................ 3 5. METODO CONO DE ARENA (ASTM D 1556) .................................................................................... 4 5.1. ALCANCE .................................................................................................................................................. 4 5.2. IMPORTANCIA DEL USO ................................................................................................................... 4 5.3. ELEMENTOS NECESARIOS ................................................................................................................. 4 5.4. HALLAR EL VOLUMEN DEL RECIPIENTE ..................................................................................... 6 5.5. DENSIDAD VOLUMÉTRICA DE LA ARENA................................................................................. 6 5.6. CALIBRACION DE LA ARENA ............................................................ ............................................... 6 5.7. EL ENSAYO ............................................................................................................................................... 7 6. DATOS Y RESULTADOS ............................................................................................................................... 9 7. CONCLUSIONES........................................................................................................................................... 10 8. RECOMENDACIONES ................................................................................................................................ 10 9. BIBLIOGRAFÍA Y LINKNOGRAFÍA......................................................................................................... 11 10.
REFERENCIAS NORMATIVAS ............................................................................................................. 12
DENSIDAD DE CAMPO
El método del cono de arena fue utilizado primeramente por el cuerpo de ingenieros de U.S.A. y acogido por las normas A.S.T.M. y A.A.S.T.H.O. Un suelo natural o compactado requiere la determinación de la densidad in situ. En la mayoría de los proyectos, esta verificación se logra con el cono de arena o por el densímetro nuclear. Este método (cono de arena) a utilizar establece un procedimiento para determinar en terreno la densidad de suelos cuyo tamaño máximo absoluto de partículas sea menor o igual a 50 mm (2”) se utilizara el cono convencional, y menor o igual a 150 mm (6”) en el otro se utilizara el macrocono. Este ensayo proporciona un medio para comparar las densidades secas en obras en construcción, con las obtenidas en el laboratorio. Para ello se tiene que la densidad seca obtenida en el campo se fija con base en una prueba de laboratorio. Al comparar los valores de estas densidades, se obtiene un control de la compactación, conocido como Grado de Compactación, que se define como la relación en porcentaje, entre la densidad seca obtenida por el equipo en el campo y la densidad máxima correspondiente a la prueba de laboratorio. La prueba se utiliza para determinar la densidad de los suelos compactos en terraplenes, bases y sub-bases de carreteras, viales, etc., respecto a un porcentaje dado de la densidad máxima obtenida en el ensayo de compactación Próctor correspondiente al tipo de suelo que se ensaya. PRINCIPIOS QUE SE EMPLEAN SI se obtiene el peso de suelo húmedo de una pequeña excavación de forma algo irregular (un hueco) hecho sobre la superficie del suelo. Si es posible determinar el volumen de dicho hueco, la densidad húmeda el suelo se calcula simplemente como: =
ℎú ℎ
Y si se obtiene el contenido de humedad w del material excavado, el peso unitario seco del material es: =
1+
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1º. Determinar la densidad y peso unitario en una superficie de un suelo acabado y compactado por medios mecánicos tales como:
Rodillo (liso o vibratorio). Rodillo neumático. Rodillo pata de cabra. Compactador manual (plancha). Compactador de impacto. Haber realizado una pre –c arga. Pisón manual, etc.
2º. Verificar el grado de compactación del campo a partir de nuestro ensayo realizado.
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, estructuras para pisos, almacenes, silos, parques de estacionamiento, etc.
El ensayo de Densidad de Campo In –S itu se puede realizar mediante 3 métodos: 1º. Densidad del suelo por el Cono de Arena (ASTM D 1556) 2º. Densidad y peso unitario por el Globo de Hule (ASTM – 2167) 3º. Densímetro nuclear (ASTM D 2922 y D 3017)
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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 sueltos.
El método es ampliamente usado. Determina densidad depósitos naturales y terraplenes.
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. La válvula deberá tener topes para evitar su rotación cuando este en posición completamente abierta o completamente cerrada. El aparto deberá estar de acuerdo con las exigencias indicadas.
Es una placa con un orificio central de igual diámetro al del embudo de aparato del cono de arena, 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.
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Ilustración 1 APARATO CONO DE ARENA PARA EL ENSAYO DENSIDAD DE CAMPO.
Ilustración 2 APARATO DE DENSIDAD DE CAMPO (ASTM D1556).
Ilustración 3 EQUIPO MÍNIMO DE DENSIDAD DE CAMPO
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1º. 2º. 3º. 4º.
Pesar el recipiente + Cono vacío. Llenar de agua al recipiente hasta el nivel de la válvula. Pesar recipiente + Cono vacío + agua. Tomar la temperatura del agua.
(m 1 ) (m 2 ) (K)
Repetir el procedimiento 6 veces y promediar. Calcular: V 1 = K (m 1 - m 2 ) V 1= volumen del recipiente en cm 3 . K = corrección T° C (cm 3 /g). m i= pesos del recipiente, Cono y agua.
Colocar el aparato vacío, válvula cerrada, con el Cono hacia arriba y llenarlo con arena. Abra la Válvula. Llenarlo del modo anterior hasta la mitad. Abra la válvula y llenarlo totalmente. Ciérrelo y vaciar el exceso de arena del Cono. Pesar arena en el recipiente + Cono (m 3 ) Calcular la densidad volumétrica de la arena. m 4= m 3 – m 1 (g) (g/cm3) δ s = m 4/ V 1 m 4 = masa de arena para llenar el aparato (g) δs =
densidad volumétrica de la arena (g/cm 3 )
Tamizar arena seca entre las mallas No. 10 y No. 60 ó C u < 2. Arena de tamaño uniforme y forma sub redondeada y redondeada. Lavar la arena en la malla No. 200 y secarla en el horno. Medir el volumen y pesos de la arena en el recipiente tantas veces como fuera posible de tal manera se conocerá la densidad. Tomar 6 muestras de arena para realizar el ensayo de gravedad específica y hallar Gs.
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Conocer el peso del Cono sin arena, con 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, 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 investigada.
FOTO 1: Se coloca la placa base sobre la superficie nivelada, 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 términos, sin disturbar el suelo que se va a probar
FOTO 2: Se procede a excavar dentro de la abertura de la placa base, iniciando la excavación con un diámetro menor (desde el centro) y afinando luego hacia los bordes. La profundidad de la excavación debe ser similar al espesor de la capa bajo control, que en este caso se supuso de 15 cm por no tener especificaciones técnicas.
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FOTO 3 Se procede a colocar el cono de arena y abrir la llave hasta que se llene de arena la cavidad hecha
FOTO 4: Se procede a pesar el cono de arena con el resto de arena que quedo como peso final.
FOTO 5: Pesar la muestra extraída. También se pesa un porcentaje de muestra para determinar su contenido de humedad posteriormente en laboratorio.
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N° DE PRUEBA
1
ESPESOR COMPACTADO EN CM.
15.00
cm
1.
PESO DE SUELO HUMEDO + DEPOSITO
4963
gr.
2.
PESO DEL DEPOSITO
142
gr.
3.
PESO DEL SUELO HUMEDO DEL HUECO (1-2)
4771
gr.
4.
PESO DE LA ARENA + EL FRASCO
6050
gr.
5.
PESO DE LA ARENA QUE QUEDA EN EL FRASCO
1312
gr.
6.
PESO DE LA ARENA HUECO + PESO ARENA CONO (4-5)
4738
gr.
7.
PESO ARENA CONO
1495
gr.
8.
PESO ARENA HUECO (6-7)
3243
gr.
9.
DENSIDAD DE LA ARENA
1.33
gr./cm3
10.
VOLUMEN DEL HUECO (8/9)
2438
cm3
11.
PESO DE GRAVA SECA AL AIRE
0.00
gr.
12.
PESO ESPECIFICO DE GRAVA
0.00
gr.
13.
VOLUMEN GRAVA POR DESPLAZAMIENTO (11/12)
0.00
cm3
14.
PESO DEL SUELO (3-11)
4771
gr.
15.
VOLUMEN DEL SUELO (10-13)
2438
cm3
16.
DENSIDAD DEL SUELO HUMEDO (14/15)
1.96
gr/cm3
17.
HUMEDAD DEL SUELO
11.5
%
18.
DENSIDAD DEL SUELO SECO (16/(17+100))*100
1.76
gr./cm3
19.
MAXIMA DENSIDAD DE LA CURVA
2.01
gr./cm3
20.
% DE COMPACTACION (18/19*100)
87.0
%
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La densidad del suelo es de 1.96 gr. /cm3 El peso unitario del suelo es de 1.76 gr. /cm3 El grado de compactación requerido debe ser el 95% de su Máxima Densidad Seca Teórica Proctor Modificado (NTP 339.141:1999) en los suelos granulares y del 95% de su Máxima Densidad Seca Teórica Proctor Estándar (NTP 339.142:1999) en los suelos finos. Se tolera hasta 2 puntos porcentuales menos en cualquier caso aislado, siempre que la media aritmética de 6 puntos de la misma compactación sea igual o superior a lo especificado, entonces concluimos que nuestro terreno falta compactar pues tiene 87.0 % de Grado de Compactación y el requerido será del 95% de su Máxima Densidad Seca.
Al momento de seleccionara el lugar para efectuar el ensayo, esta tiene que ser representativa del área que se va a probar. Inspeccione el cono por si hubiera algún daño, la rotación libre de la válvula y cerciórese de que el plato de base funcione apropiadamente. Se debe preparar la superficie del punto a controlar, nivelándola o emparejándola y quitando el material vegetal que hubiere, para conseguir un buen asentamiento de la placa. Cuando se proceda a excavar dentro de la abertura de la placa base, se debe iniciar con un diámetro menor (desde el centro) y afinando luego hacia los bordes. Al ejecutar la excavación se debe tener cuidado de no alterar las paredes del suelo que delimitan la perforación, especialmente cuando predominan partículas que al sacarlas pueden desmoronar los costados, cambiando la geometría de la perforación; ya que si esto ocurriese, se deberá hacer una perforación nueva. Se debe colocar todo el suelo excavado en un envase o bolsa resistente, el cual debe cerrar herméticamente para conservar la humedad del suelo y evitar posibles pérdidas de material o contaminación, con un papel que indique las condiciones de la muestra (lugar, fecha, material, hora, etc.).
DENSIDAD DE CAMPO
http://es.scribd.com/doc/177865842/Dens-i-Dad-Campo
Bowles, Joseph E. (1981), “Manual de Laboratorio de Suelos en In geniería Civil.
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DENSIDAD DE CAMPO
Método de ensayo estándar para la densidad y peso unitario del suelo in situ mediante el método del cono de arena
Densidad en el sitio - Método del Cono
Standard Test Method for Density and Unit Weight of Soil in Place by the Sand- Cone Method
Density In-Place By The Sand Cone Method
AASHTO T181-62 Método para Agregados Gruesos de Gran Tamaño
Densidad por medio de la bomba o balón