86461193 Normas Chilenas de Mecanica de Suelos

COMPENDIO DE NORMAS CHILENAS DE MECÁNICA DE SUELOS

Recopilado con fines educativos por: Daniel Santibáñez R. Ingeniero Constructor – Universidad Austral de Chile. Diplomado en Eficiencia Energética y Calidad Ambiental en la Construcción. Diplomado en Formulación, Preparación y Evaluación de Proyectos.

Consultas y comentarios a: [email protected]

CONTENIDO NCh1508.Of2008 Geotecnia - Estudio de mecánica de suelos

NCh1515.Of1979 Mecánica de suelos - Determinación de la humedad

NCh1516.Of1979 Mecánica de suelos - Determinación de la densidad en el terreno - Método del cono de arena

NCh1517/1.Of1979 Mecánica de suelos - Límites de consistencia - Parte 1: Determinación del límite líquido

NCh1517/2.Of1979 Mecánica de suelos - Límites de consistencia - Parte 2: Determinación del límite plástico

NCh1517/3.Of1979 Mecánica de suelos - Límites de consistencia - Parte 3: Determinación del límite de contracción

NCh1532.Of1980 Mecánica de suelos - Determinación de la densidad de partículas sólidas

NCh1534/1.Of2008 Mecánica de suelos - Relaciones humedad/densidad - Parte 1: Métodos de compactación con pisón de 2,5 kg y 305 mm de caída

NCh1534/2.Of2008 Mecánica de suelos - Relaciones humedad/densidad - Parte 2: Métodos de compactación con pisón de 4,5 kg y 457 mm de caída

NCh1726.Of1980 Mecánica de suelos - Determinación de las densidades máxima y mínima y cálculo de la densidad relativa en suelos no cohesivos

NCh1852.Of1981 Mecánica de suelos - Determinación de la razón de soporte de suelos compactados en laboratorio

NCh3236.n2010 Mecánica de suelos - Tamizado y determinación de la granulometría

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I

Contenido

Página

Preámbulo III

1 Alcance y campo de aplicación 1

2 Referencias normativas 1

3 Términos y definiciones 3

4 Símbolos 5

5 Tipos de estudios de mecánica de suelos 6

5.1 Estudio de mecánica de suelos 6

5.2 Estudio preliminar 6

5.3 Estudio especial 7

6 Estudio de mecánica de suelos 7

6.1 Trabajo de gabinete inicial 7

6.2 Trabajo de campo 8

6.3 Ensayos de laboratorio 9

6.4 Informe de mecánica de suelos 11

6.5 Seguimiento geotécnico 12

6.6 Validez del estudio de mecánica de suelos 12

Licenciado por INN para INGENIERIA ESTRUCTURAL LTDA.Rut: 76.363.190-7 Creado: 2009-07-10Licencia 1 usuario. Copia y uso en Red PROHIBIDOS

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II

Contenido

Página

Anexos

Anexo A (normativo) Exploración del subsuelo 13

A.1 Generalidades 13

A.2 Cantidad mínima de puntos de investigación en base a calicatas 13

A.3 Profundidad mínima a alcanzar en cada punto de exploración 14

A.4 Distribución de los puntos de exploración 16

A.5 Cantidad y tipo de muestras a extraer 16

Anexo B (informativo) Ensayos y mediciones en terreno 17

B.1 Generalidades 17

B.2 Ensayos y mediciones en terreno 17

Anexo C (informativo) Ensayos para laboratorio y terreno 18

Figuras

Figura 1 Simbología gráfica para la representación de los suelos 6

Tablas

Tabla A.1 Número mínimo de calicatas de investigación para profundidades de hasta 4,0 m

13

Tabla A.2 Número mínimo de calicatas de investigación para profundidades sobre 4,0 m y hasta 8,0 m

14

Tabla A.3 Penetración de la exploración bajo la punta o sello de fundación para grupos de pilotes o pilas

16

Tabla C.1 Normas de ensayos para laboratorio y terreno 18


III

NORMA CHILENA OFICIAL

NCh1508.Of2008

Geotecnia - Estudio de mecánica de suelos Preámbulo El Instituto Nacional de Normalización, INN, es el organismo que tiene a su cargo el estudio y preparación de las normas técnicas a nivel nacional. Es miembro de la INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION (ISO) y de la COMISION PANAMERICANA DE NORMAS TECNICAS (COPANT), representando a Chile ante esos organismos. Esta norma se estudió a través del Comité Técnico Geotecnia, para establecer los procedimientos mínimos que debe cumplir un estudio de mecánica de suelos para un proyecto u obra de ingeniería, sin establecer criterios de diseño, por cuanto éstos corresponden al profesional competente autor del estudio. En su elaboración se tuvo en consideración tanto la experiencia chilena como la práctica internacional. Por no existir Norma Internacional, en la elaboración de esta norma se ha tomado en consideración la norma ASTM E 620 Standard Practice for Reporting Opinions of Technical Experts y antecedentes técnicos proporcionados por el Comité. La norma NCh1508 ha sido preparada por la División de Normas del Instituto Nacional de Normalización, y en su estudio el Comité estuvo constituido por las organizaciones y personas naturales siguientes: Cámara Chilena de la Construcción, CCHC Manuel Brunet B. Consultor particular Danilo Corvalán G.

Mauricio Poblete R. Miguel Sandor E.

DICTUC S.A. Ramón Lobos A. Instituto de la Construcción Carmen Abarca C. Instituto Nacional de Normalización, INN Miguel A. Jaramillo B.

Paula Olivares C. Laboratorio LIEM Raúl Marín S.


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IV

Laboratorio TERRA Ltda. Alvaro Miniño G.

Richard Reyes N. Petrus Ingenieros Ltda. Pedro Ortigosa de P. Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Juan Palma G. Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Lepucv Gabriel Villavicencio Pontificia Universidad Católica, Escuela Construcción Civil

Alvaro Peña F.

Ruz & Vukasovic Manuel Ruz J. Sergio Contreras y Asociados Sergio Contreras A. Sociedad Chilena de Geotecnica, SOCHIGE Issa Kort K.

Héctor Ventura B. Universidad Católica del Norte, Liemun Gastón Núñez L. Universidad Central de Chile Eduardo Hurtado G. Universidad de Chile Claudio Foncea N.

Ramón Verdugo A. Universidad de Chile, IDIEM Iván Bejarano B.

Fernando Yánez U. El Anexo A forma parte de la norma. Los Anexos B y C no forman parte de la norma, se insertan sólo a título informativo. Esta norma ha sido aprobada por el Consejo del Instituto Nacional de Normalización, en sesión efectuada el 23 de septiembre de 2008. Esta norma ha sido declarada Oficial de la República de Chile por Decreto Exento N°309, de fecha 04 de febrero de 2009, del Ministerio de Vivienda y Urbanismo, publicado en el Diario Oficial del 10 de febrero de 2009. Esta norma ha sido corregida y reimpresa en 2009, modificándose Preámbulo.


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NORMA CHILENA OFICIAL

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Geotecnia - Estudio de mecánica de suelos 1 Alcance y campo de aplicación Esta norma establece los requisitos mínimos que deben cumplir los estudios de mecánica de suelos para un proyecto u obra de ingeniería. 2 Referencias normativas Los documentos referenciados siguientes son indispensables para la aplicación de esta norma. Para referencias con fecha, sólo se aplica la edición citada. Para referencias sin fecha, se aplica la última edición del documento referenciado (incluyendo cualquier enmienda). NCh179 Mecánica de suelos - Símbolos, unidades y definiciones. NCh433 Diseño sísmico de edificios. NCh1117 Aridos para morteros y hormigones - Determinación de las densidades

real y neta y la absorción de agua de las gravas. NCh1444/1 Aridos para morteros y hormigones - Determinación de sales - Parte 1:

Determinación de cloruros y sulfatos. NCh1515 Mecánica de suelos - Determinación de la humedad. NCh1516 Mecánica de suelos - Determinación de la densidad en el terreno -

Método del cono de arena. NCh1517/1 Mecánica de suelos - Límites de consistencia - Parte 1: Determinación

del límite líquido. NCh1517/2 Mecánica de suelos - Límites de consistencia - Parte 2: Determinación

del límite plástico. NCh1517/3 Mecánica de suelos - Límites de consistencia - Parte 3: Determinación

del límite de contracción. NCh1532 Mecánica de suelos - Determinación de la densidad de partículas

sólidas. NCh1534/1 Mecánica de suelos - Relaciones humedad/densidad - Parte 1:

Métodos de compactación con pisón de 2,5 kg y 305 mm de caída.


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NCh1534/2 Mecánica de suelos - Relaciones humedad/densidad - Parte 2:

Métodos de compactación con pisón de 4,5 kg y 457 mm de caída. NCh1726 Mecánica de suelos - Determinación de las densidades máxima y

mínima y cálculo de la densidad relativa en suelos no cohesivos. NCh1852 Mecánica de suelos - Determinación de la razón de soporte de suelos

compactados en laboratorio. NCh2369 Diseño sísmico de estructuras e instalaciones industriales. NCh3085 Mecánica de suelos - Métodos de ensayo - Corte directo de suelos

bajo condición consolidada drenada. NCh3129 Mecánica de suelos - Métodos de ensayo - Determinación de

parámetros de consolidación unidimensional de suelos usando carga incremental.

NCh3134 Mecánica de suelos - Métodos de ensayo - Determinación de la resistencia a la compresión no confinada de suelos cohesivos.

NCh3145 Mecánica de suelos - Determinación de la densidad en terreno - Método nuclear.

AASHTO M 145 Standard Specifications for Classification of Soils and Soil-Aggregate Mixtures for Highway Construction Purposes.

ASTM C 127 Standard Test Method for Density, Relative Density (Specific Gravity), and Absorption of Coarse Aggregate.

ASTM D 422 Standard Test Method for Particle-Size Analysis of Soils. ASTM D 698 Standard Test Methods for Laboratory Compaction Characteristics of

Soil Using Standard Effort (12,400 ft-lbf/ft3(600 kN-m/m3)). ASTM D 854 Standard Test Methods for Specific Gravity of Soil Solids by Water

Pycnometer. ASTM D 1556 Standard Test Method for Density and Unit Weight of Soil in Place

by the Sand-Cone Method. ASTM D 1557 Standard Test Methods for Laboratory Compaction Characteristics of

Soil Using Modified Effort (56,000 ft-lbf/ft3 (2,700 kN-m/m3)). ASTM D 1586 Standard Test Method for Penetration Test and Split-Barrel Sampling

of Soils. ASTM D 1883 Standard Test Method for CBR (California Bearing Ratio) of

Laboratory-Compacted Soils. ASTM D 2166 Standard Test Method for Unconfined Compressive Strength of

Cohesive Soil. ASTM D 2216 Standard Test Method for Laboratory Determination of Water

(Moisture) Content of Soil and Rock by Mass. ASTM D 2435 Standard Test Methods for One-Dimensional Consolidation Properties

of Soils Using Incremental Loading. ASTM D 2487 Standard Practice for Classification of Soils for Engineering Purposes

(Unified Soil Classification System). ASTM D 2922 Standard Test Methods for Density of Soil and Soil-Aggregate in

Place by Nuclear Methods (Shallow Depth). ASTM D 2938 Standard Test Method for Unconfined Compressive Strength of

Intact Rock Core Specimens. ASTM D 3017 Standard Test Method for Water Content of Soil and Rock in Place

by Nuclear Methods (Shallow Depth). ASTM D 3080 Standard Test Method for Direct Shear Test of Soils Under

Consolidated Drained Conditions.


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ASTM D 3877 Standard Test Methods for One-Dimensional Expansion, Shrinkage,

and Uplift Pressure of Soil-Lime Mixtures. ASTM D 4253 Standard Test Methods for Maximum Index Density and Unit Weight

of Soils Using a Vibratory Table. ASTM D 4254 Standard Test Methods for Minimum Index Density and Unit Weight

of Soils and Calculation of Relative Density. ASTM D 4318 Standard Test Methods for Liquid Limit, Plastic Limit, and Plasticity

Index of Soils. ASTM D 4542 Standard Test Method for Pore Water Extraction and Determination

of the Soluble Salt Content of Soils by Refractometer. ASTM D 4546 Standard Test Methods for One-Dimensional Swell or Settlement

Potential of Cohesive Soils. ASTM D 5053 Standard Test Method for Colorfastness of Crocking of Leather. ASTM D 5731 Standard Test Method for Determination of the Point Load Strength

Index of Rock and Application to Rock Strength Classifications ASTM D 6032 Standard Test Method for Determining Rock Quality Designation

(RQD) of Rock Core. ASTM D 6066 Standard Practice for Determining the Normalized Penetration

Resistance of Sands for Evaluation of Liquefaction Potential. ASTM E 620 Standard Practice for Reporting Opinions of Technical Experts. 3 Términos y definiciones Para los propósitos de esta norma se aplican los términos y definiciones indicados en NCh179 y adicionalmente los siguientes: 3.1 AASHTO: American Association of State Highway and Transportation Officials 3.2 ASTM: American Society for Testing and Materials 3.3 calicata: excavación realizada por medios manuales o mecánicos para la exploración del subsuelo 3.4 estrato u horizonte: manto de suelo o roca con propiedades geotécnicas asociables a un tipo de depositación o formación claramente distinguible 3.5 estructura de un suelo: configuración de los elementos constituyentes de un suelo (minerales, agua y aire), conformada de acuerdo a la interacción física y química existente entre sus fases 3.6 estudio de mecánica de suelos: estudio para determinar las propiedades mecánicas y/o hídricas del subsuelo necesarias para analizar la estabilidad, deformabilidad y/o conductividad hidráulica de la masa de suelo sometidas a solicitaciones estáticas y/o dinámicas y/o a la acción del agua


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3.7 exploración o prospección: investigación mediante métodos invasivos, que pueden ser complementados con métodos no invasivos del subsuelo con fines geotécnicos. Habitualmente incluye la obtención de muestras del subsuelo 3.8 fundación: elemento estructural de transferencia de las cargas de la estructura al terreno 3.9 geotecnia: rama de la Ingeniería Civil que estudia el comportamiento mecánico de la zona superficial de la corteza terrestre bajo la acción de esfuerzos y/o la acción del agua 3.10 informe de ensayos: documento que contiene los resultados de los ensayos y mediciones de terreno y/o laboratorio sobre muestras de suelo y/o roca, conforme a las normas pertinentes 3.11 laboratorio: instalación con equipamiento destinado a la realización de ensayos normalizados y mediciones sobre muestras de suelo y/o roca 3.12 mecánica de rocas: parte de la geotecnia que estudia el comportamiento mecánico de una masa rocosa bajo la acción de esfuerzos y/o la acción del agua 3.13 mecánica de suelos: parte de la geotecnia que estudia el comportamiento mecánico de un depósito de suelo bajo la acción de esfuerzos y/o la acción del agua 3.14 mejoramiento: acción sobre el suelo, tal como su compactación, refuerzo, reemplazo de material existente por otro de mejores características, u otro método que permita mejorar sus propiedades geomecánicas 3.15 muestra: porción de suelo o roca obtenida con fines de investigación geotécnica 3.16 muestra no perturbada o inalterada: muestra que conserva la composición íntegra del suelo o roca de la que proviene, manteniendo su estructura interna 3.17 muestra perturbada: muestra que retiene la composición íntegra del suelo o roca de la que proviene, pero no su estructura 3.18 roca: materia mineral sólida, natural, que se presenta en grandes masas o fragmentos 3.19 RQD: Rock Quality Designation (Indice porcentual de la calidad de la roca según ASTM D 6032) 3.20 sello de excavación: nivel correspondiente al fondo de la excavación sobre la cual se apoya una estructura o un mejoramiento 3.21 sello de fundación: nivel de la superficie de apoyo del suelo que recibe las cargas de la fundación 3.22 SPT: Standard Penetration Test


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3.23 subrasante de proyecto: superficie que delimita el pavimento con todas sus capas estructurales (superestructura) y la obra básica del camino (suelo natural, terraplén, corte) 3.24 subsuelo: suelo y/o roca por debajo de la superficie del terreno 3.25 suelo: acumulación de partículas sólidas, aire y agua, productos de la desintegración física y/o química de las rocas, que puede o no contener materia orgánica u otros minerales tales como sales solubles 3.26 superficie a explorar: superficie mayor entre la planta del primer piso y el mayor de los subterráneos; o bien, en el caso de conjuntos habitacionales o instalaciones industriales, la superficie que contenga al conjunto de estructuras cercanas 3.27 trabajo de gabinete: estudio de escritorio destinado al análisis y evaluación de los resultados de campo, laboratorio, y a la recopilación de la información previa a la programación y ejecución de una campaña de exploración geotécnica 3.28 USCS: Unified Soil Classification System 4 Símbolos 4.1 Los símbolos indicados en esta norma tienen el significado que se indica a continuación: B : Lado menor de una fundación.

D : Diámetro del pilote o lado menor de la pila de fundación.

ED : Penetración de la exploración bajo el extremo inferior del pilote o pila de

fundación.

fD : Profundidad medida desde el nivel de terreno hasta el nivel del sello de fundación.

h : Profundidad entre el nivel de piso terminado del último subterráneo y la superficie del terreno.

S : Menor distancia entre ejes de pilotes o pilas de fundación contiguas.

z : Profundidad de exploración bajo el sello de fundación.

pZ : Profundidad del punto de exploración (calicata, sondaje u otro), medido desde la superficie del terreno.


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4.2 Simbología gráfica

Suelo vegetal

Arcilla CL o CH

Limo ML o MH

Arena SP o SW

Grava GP o GW

Roca no clasificada

Figura 1 - Simbología gráfica para la representación de los suelos

Los símbolos pueden ser combinados cuando ello sea necesario. 5 Tipos de estudios de mecánica de suelos 5.1 Estudio de mecánica de suelos Su objetivo es determinar el comportamiento esperado del subsuelo por la acción de los esfuerzos producidos por una obra, ya sea una estructura, una excavación, un movimiento de tierra, un túnel, etc. y por la acción del agua. Incluye la determinación de los parámetros del subsuelo para el diseño de la obra con un nivel de seguridad adecuado para evitar el deterioro o falla durante su vida útil. 5.2 Estudio preliminar Es un estudio simplificado que se realiza para estimar las condiciones que se deben considerar durante el proyecto de las obras en estudio y los posibles problemas que pueden surgir durante el proyecto y su construcción.


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5.3 Estudio especial Es un estudio enfocado a analizar o resolver un problema particular. NOTA - Estos casos pueden ser por ejemplo, deterioro o falla de una estructura existente, el estudio de un derrumbe en una excavación, el control de desprendimiento y/o derrumbes de un macizo rocoso, la estabilidad de una presa de tierra existente, etc. Este tipo de estudios requiere de una programación especial de la exploración, de los ensayos de laboratorio y de un criterio de análisis especial, los que deben estar acordes con las características del problema, con lo que se desea determinar, y con la factibilidad de las mediciones. 6 Estudio de mecánica de suelos El estudio de mecánica de suelos incluye los trabajos de gabinete, de campo, de laboratorio, el informe de mecánica de suelos y el seguimiento geotécnico (ver 6.5). Esto es aplicable también a estudios preliminares como a estudios especiales, en lo que corresponda. 6.1 Trabajo de gabinete inicial Corresponde a la recopilación de la información existente sobre la zona a estudiar con el objeto de programar el trabajo de campo y, si ello es factible, el trabajo de laboratorio necesario para obtener la información requerida del subsuelo, o para ratificar, complementar o ampliar la información existente. 6.1.1 La información factible de recopilar es la siguiente: a) ubicación: mapas y planchetas, plano topográfico, planos del anteproyecto de la obra,

etc. b) información geológica: memorias, informes y mapas geológicos. c) información geotécnica: publicaciones, memorias e informes geotécnicos, registro de

sondajes y exploraciones geotécnicas. d) información hidrográfica: cartas hidrológicas, tabla de mareas. e) información sismológica: normas NCh433 y NCh2369, información del Servicio

Sismológico de la Universidad de Chile y memorias e informes sobre eventos sísmicos. f) información local: estructuras y obras existentes en el área de interés.


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6.1.2 La programación debe incluir los aspectos siguientes: a) las técnicas de reconocimiento a utilizar; b) número de puntos de prospección y su ubicación; c) la profundidad de investigación; d) el muestreo y ensayos en sitio a realizar; e) tipo y cantidades de ensayos (estimativos) a realizar en laboratorio. 6.2 Trabajo de campo Corresponde al trabajo de reconocimiento en terreno, a la obtención de muestras del subsuelo, y a las mediciones y ensayos en sitio. Este trabajo de campo se puede agrupar en exploración del subsuelo, ensayos y mediciones en sitio y prospección geofísica. 6.2.1 Exploración del subsuelo 6.2.1.1 La exploración se puede efectuar a través de calicatas o pozos, zanjas y sondajes para obtener muestras, las que pueden ser ensayadas en laboratorio. 6.2.1.2 Los programas de investigación de terreno se deben definir mediante: a) la cantidad de puntos a investigar; b) la profundidad a alcanzar en cada punto; c) la distribución de los puntos en la superficie del terreno; y d) número y tipo de muestras a extraer. 6.2.1.3 Los detalles y los requisitos mínimos de la exploración del subsuelo se incluyen en Anexo A. 6.2.2 Ensayos y mediciones en sitio 6.2.2.1 Los ensayos y mediciones en sitio se efectúan en calicatas, pozos o zanjas, en sondajes o en la superficie del terreno. 6.2.2.2 Los ensayos más comunes se incluyen en Anexo B.


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6.2.3 Prospección geofísica Son procedimientos basados en la medición de la variación espacial de alguna característica física del subsuelo mediante técnicas no destructivas. Los procedimientos más comunes son: a) sísmica de refracción; b) propagación de ondas en sondajes; y c) resistividad eléctrica. 6.3 Ensayos de laboratorio 6.3.1 Las muestras obtenidas en la exploración del subsuelo deben ser ensayadas de acuerdo con las normas correspondientes por un laboratorio acreditado, en el área de mecánica de suelos en los ensayos que corresponda según un programa de mediciones y ensayos definido por el profesional competente responsable del estudio. NOTA - Los ensayos posibles de realizar se indican en Anexo C. 6.3.2 Los ensayos y mediciones mínimas a realizar para el suelo en estudio, pero no necesariamente para todas las muestras, son los siguientes: a) clasificación completa:

i) granulometría; ii) límites de consistencia (límites de Atterberg); iii) clasificación USCS y AASHTO en caso de caminos;

b) peso específico; c) contenido orgánico cuando corresponda; d) densidad en sitio o peso unitario natural; y e) contenido de humedad natural. 6.3.3 Además, en función del tipo de suelo, se deben realizar los ensayos siguientes: a) Arenas:

- ensayo de densidades máximas y mínimas y/o ensayo de penetración y/o ensayos de resistencia al corte.


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b) Suelos con contenido de sales solubles:

- ensayo de contenido de sales totales solubles en agua; - ensayo de contenido de cloruros y sulfatos solubles en agua.

c) Suelos finos:

- ensayo de consolidación para suelos saturados o con riesgo de saturación; - ensayo de resistencia al corte.

d) Suelos granulares gruesos:

NOTA - En caso que se requiera, se pueden hacer ensayos que permitan obtener el comportamiento tensión-deformación, ensayos de resistencia al corte y/o ensayos que permitan determinar el nivel de compacidad.

e) Suelos expansivos:

- ensayo de hinchamiento libre y/o ensayo de presión de hinchamiento.

f) Suelos singulares:

En el caso de suelos singulares, el profesional competente debe definir los ensayos necesarios. Entre los suelos singulares y sin ser excluyentes, se pueden citar los siguientes:

- arenas licuables; - limos colapsables; - suelos alofánicos;

- suelos salinos;

- suelos residuales;

- suelos antrópicos.

NOTAS 1) Los ensayos de resistencia al corte pueden ser ensayos triaxiales, compresión no confinada, corte

directo u otro. 2) Para el caso de diseño de pavimentos se deben considerar los ensayos CBR y Proctor.


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6.4 Informe de mecánica de suelos 6.4.1 Con la información obtenida de los trabajos de gabinete y de campo, del informe de laboratorio y los requisitos del proyecto, el profesional competente debe proceder a ponderar, integrar y complementar la información a su disposición con los aportes de la geotecnia e ingeniería de fundaciones para así modelar la situación en estudio, analizar y determinar los requisitos que debe cumplir la estructura u obra a realizar, tanto en su proceso constructivo como en su condición de servicio. 6.4.2 Para el desarrollo de su labor, el profesional competente debe hacer uso de los criterios de análisis y diseño vigentes en la especialidad, de las normas aplicables y de la experiencia nacional e internacional en el tema en estudio. 6.4.3 El resultado de todo el trabajo descrito se debe resumir en un informe de mecánica de suelos, siguiendo los principios de ASTM E 620 y este debe contener, a lo menos, lo siguiente: a) Alcance del informe

Se debe definir claramente los límites de validez técnica del informe.

b) Descripción general Descripción del proyecto, obra o situación que motiva el estudio, e individualización del mandante.

c) Objetivo del informe Se debe indicar claramente la finalidad del estudio de mecánica de suelos.

d) Antecedentes utilizados Estudios anteriores, documentos geológicos y/o geotécnicos, normas, códigos, planos u otros antecedentes.

e) Trabajo de campo realizado

Se deben indicar los puntos de exploración, su profundidad, fecha de ejecución y plano con la ubicación en planta de estos puntos.

f) Trabajos de laboratorio realizados

Se deben incluir los Informes de Laboratorio.

g) Descripción geológica

Se debe incluir la descripción geológica si se considera necesario.


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h) Descripción geotécnica del subsuelo

Se debe incluir la descripción del subsuelo clasificado en unidades litológicas o estratigráficas a partir de los ensayos en sitio y de laboratorio realizados y de las características geotécnicas que de ellas se deduzcan, de modo que en cada unidad las propiedades sean sensiblemente homogéneas. Se debe incluir el nivel medido de la napa freática y su fecha de control.

i) Parámetros de diseño Se deben incluir los parámetros resultantes del análisis de los trabajos de campo y laboratorio, de la modelación geotécnica del caso y de los aportes de la geotecnia.

j) Recomendaciones de diseño Se deben incluir las recomendaciones de diseño indicando los criterios utilizados y, si corresponde, las normas utilizadas, así como las consideraciones y limitaciones incluidas.

k) Condiciones para la ejecución de obras Se deben incluir las condiciones derivadas del estudio de mecánica de suelos para la ejecución de compactaciones, terraplenes, depresión de napa, materiales a utilizar para rellenos, etc., los cuales deben ser parte integrante de las especificaciones técnicas de la obra.

l) Seguimiento geotécnico El informe debe definir las condiciones del seguimiento geotécnico de la obra, según se describe en 6.5.

m) Cualquier otra información de la especialidad que se estime pertinente indicar. 6.5 Seguimiento geotécnico 6.5.1 El seguimiento permite comprobar el cumplimiento de algunas de las hipótesis de trabajo. Incluye las visitas de recepción de excavaciones y sellos de fundaciones durante la ejecución de la obras. También para aclarar dudas que se presenten y resolver cualquier problema que se detecte. 6.5.2 El seguimiento a mediano y largo plazo, como la medición de asentamientos de una estructura con el tiempo, la medición de las deformaciones de un muro, o de un pavimento, etc. no forma parte del estudio de mecánica de suelos. Es una labor independiente del estudio mismo. 6.6 Validez del estudio de mecánica de suelos 6.6.1 El Informe debe estar firmado por el profesional competente responsable del estudio. 6.6.2 El estudio no es válido para una obra distinta a la indicada en el alcance del informe.


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Anexo A (Normativo)

Exploración del subsuelo A.1 Generalidades A.1.1 La exploración consiste en penetrar el subsuelo con la finalidad de investigación geotécnica, normalmente obteniendo muestras del subsuelo, las que pueden o no ser ensayadas en laboratorio. Esta penetración se puede efectuar a través de: a) calicatas o pozos y zanjas; y b) sondajes. A.1.2 Un programa de investigación de terreno y laboratorio se debe definir mediante: a) cantidad de puntos a investigar; b) profundidad a alcanzar en cada punto; c) distribución de los puntos en la superficie del terreno; y d) número y tipo de muestras a extraer. A.2 Cantidad mínima de puntos de investigación en base a calicatas El número de puntos de investigación se determina en Tablas A.1 y A.2.

Tabla A.1 - Número mínimo de calicatas de investigación para profundidades de hasta 4,0 m

Superficie a explorar

m2 Cantidad de puntos de

exploración

Hasta 500 2

De 501 a 1 000 3

De 1 001 a 2 000 4

De 2 001 a 5 000 5

De 5 001 a 10 000 6

Más de 10 000 según lo indicado por el profesional competente,

con un mínimo de 7


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Tabla A.2 - Número mínimo de calicatas de investigación

para profundidades sobre 4,0 m y hasta 8,0 m

Superficie a explorar

m2 Cantidad de puntos de

exploración

Hasta 1 000 2

De 1001 a 4 000 3

De 4 001 a 10 000 4

Más de 10 000 según lo indicado por el profesional competente,

con un mínimo de 5

A.2.2 En vías urbanas el número mínimo de pozos debe ser de uno cada 150 m con un mínimo de dos pozos y en caminos y carreteras debe ser de un pozo cada 250 m con un mínimo de dos pozos. La profundidad mínima debe ser de 1,50 m bajo el nivel de subrasante de proyecto. A.2.3 Para exploraciones profundas con calicatas y/o sondajes de más de 8,0 m de profundidad, su número debe ser definido por el profesional competente. A.3 Profundidad mínima a alcanzar en cada punto de exploración Se entiende como profundidad mínima de exploración aquélla dentro de la cual se produce la interacción suelo-estructura de la obra en proyecto. A.3.1 Fundaciones superficiales Se determina de la manera siguiente: A.3.1.1 Edificación sin subterráneo: zDZ fp +≥ A.3.1.2 Edificación con subterráneo: zDhZ fp ++≥ en que:

fD = en edificación sin subterráneo, es la distancia vertical desde la superficie del terreno hasta el sello de fundación. En edificaciones con subterráneo, es la distancia vertical entre el nivel de piso terminado del subterráneo y el sello de fundación;

h = distancia vertical entre el nivel de piso terminado del último subterráneo y la superficie del terreno natural;

z = 1,5 B ; siendo B el ancho menor de la fundación prevista de mayor área.


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A.3.1.3 El valor de z se puede incrementar en función de la calidad del suelo, de la geología, los antecedentes sísmicos de la zona y la importancia de la estructura. A.3.1.4 Para el caso de losas de fundación, la profundidad z queda condicionada a un mínimo de B , salvo que se justifique una profundidad menor. A.3.1.5 En el caso que exista antecedentes previos y cercanos al sitio investigado, z se puede reducir a un mínimo de 2,0 m, a modo de verificación de dichos antecedentes y bajo la responsabilidad del profesional competente. A.3.1.6 En ningún caso pZ puede ser menor que 2,5 m, excepto si se encuentra roca

antes de alcanzar la profundidad pZ , en cuyo caso se debe llevar a cabo una verificación

de su calidad por un método adecuado. A.3.2 Fundaciones profundas A.3.2.1 La profundidad mínima de investigación, corresponde a la longitud del elemento que transmite la carga a mayores profundidades (pilote, pilar, pila, etc.), más la profundidad z .

zDhZ fp ++≥ en que:

fD = distancia vertical desde la superficie del terreno hasta el extremo de la fundación profunda (pilote, pilares, pilas, etc.) en edificaciones sin subterráneo; en edificaciones con subterráneo, es la distancia vertical entre el nivel de piso terminado del subterráneo y el extremo de la fundación profunda;

h = distancia vertical entre el nivel de piso terminado del subterráneo y la superficie del terreno natural;

z = como se indica en A.3.2.2 o A.3.2.3, según corresponda. A.3.2.2 Para fundaciones profundas, tales como pilotes o pilas de fundación, la exploración se debe extender bajo el nivel previsto para la punta de los pilotes o bajo el sello de fundación de las pilas un mínimo de 3 m. Para el caso de cepas o estribos de puentes, el mínimo debe ser de 7 m. A.3.2.3 Para grupos de pilotes o pilas de fundación, la exploración se debe extender bajo la punta de los pilotes o sello de fundación de las pilas previsto para el grupo en una longitud mínima, ED , dada por Tabla A.3, o bien hasta un mínimo de 3 m o 7 m, según corresponda. Se debe utilizar el mayor valor que se obtenga al aplicar ambos criterios.


NCh1508

16

Tabla A.3 - Penetración de la exploración bajo la punta o sello

de fundación para grupos de pilotes o pilas

S/D ED

≥ 4,0 3,0 D

3,0 4,5 D

2,5 5,3 D

en que:

S = menor distancia entre ejes de pilotes o pilas de fundación contiguas;

D = diámetro de la punta del pilote o lado menor de la fundación de la pila;

ED = penetración de la exploración bajo la punta de la pila o pilote. A.3.2.4 La determinación de las profundidades de fundación establecida en A.3.2.2 se puede reducir de acuerdo al grado de certidumbre geotécnica que establezcan los estudios previos existentes. A.3.2.5 En el caso de existir antecedentes de la presencia de un estrato de suelo resistente, se puede adoptar para pZ la profundidad del estrato resistente más una

profundidad de verificación, la cual en el caso de fundaciones profundas no debe ser menor que 5 m. Si se encuentra roca antes de alcanzar la profundidad pZ , se debe llevar a cabo

una verificación de su calidad, por un método adecuado, en una longitud mínima de 3 m. A.4 Distribución de los puntos de exploración Se debe definir una distribución adecuada, teniendo en cuenta las características y dimensiones del terreno, características del subsuelo, así como la ubicación de las estructuras previstas, cuando éstas estén definidas. A.5 Cantidad y tipo de muestras a extraer La cantidad y tipo de muestras a extraer debe ser definida por el profesional competente responsable del estudio de manera de poder determinar en laboratorio todos los parámetros necesarios que caractericen el comportamiento geomecánico del subsuelo. En todo caso, se debe tomar al menos una muestra por tipo de suelo afectado a partir del plano de apoyo de la fundación prevista fD hasta alcanzar la profundidad pZ , con un

mínimo de una muestra cada 4 m. En caso que el plano de apoyo de la fundación sea roca, ésta debe ser debidamente explorada de modo de poder obtener los parámetros de diseño, de acuerdo a las características de la estructura.


NCh1508

17

Anexo B

(Informativo)

Ensayos y mediciones en terreno B.1 Generalidades Los ensayos y mediciones en terreno se efectúan en calicatas o pozos, en sondajes o en la superficie del terreno. B.2 Ensayos y mediciones en terreno Se deben realizar los ensayos necesarios sobre las muestras obtenidas de la exploración, que el profesional competente considere adecuados para caracterizar las propiedades del subsuelo; entre otros: a) densidad natural; b) contenido de humedad; c) granulometrías; d) nivel de la napa; e) permeabilidad; f) infiltración; g) pruebas de bombeo; h) penetración dinámica; i) penetración estática; j) CBR; k) ensayo de placa de carga; l) ensayo de molinete; m) ensayo presiométrico; n) ensayos especiales (torvane, corte, etc.); o) otros.


NCh1508

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Anexo C

(Informativo)

Ensayos de laboratorio y terreno

Tabla C.1 - Normas de ensayos para laboratorio y terreno

Ensayos de laboratorio Norma extranjera Norma nacional

Granulometría ASTM D 422 Standard Test Method for Particle - Size Analysis of Soils No hay

Peso específico de partículas o gravedad específica para tamaño menor que malla #4

ASTM D 854 Standard Test Methods for Specific Gravity of Soil Solids by Water Pycnometer

NCh1532 Mecánica de suelos - Determinación de la densidad de partículas sólidas

Peso específico de partículas o gravedad específica para tamaño mayor que malla #4

ASTM C 127 Standard Test Method for Density, Relative Density (Specific Gravity), and Absorption of Coarse Aggregate

NCh1117 Aridos para morteros y hormigones - Determinación de las densidades real y neta y la absorción de agua de las gravas

Densidad in situ por el método del cono de arena

ASTM D 1556 Standard Test Method for Density and Unit Weight of Soil in Place by the Sand-Cone Method

NCh1516 Mecánica de suelos - Determinación de la densidad en el terreno - Método del cono de arena

Proctor Estándar ASTM D 698 Standard Test Methods for Laboratory Compaction Characteristics of Soil Using Standard Effort (12,400 ft-lbf/ft3(600 kN-m/m3))

NCh1534/1 Mecánica de suelos - Relaciones humedad/densidad - Parte 1: Métodos de compactación con pisón de 2,5 kg y 305 mm de caída

Proctor Modificado ASTM D 1557 Standard Test Methods for Laboratory Compaction Characteristics of Soil Using Modified Effort (56,000 ft-lbf/ft3(2,700 kN-m/m3))

NCh1534/2 Mecánica de suelos - Relaciones humedad/densidad - Parte 2: Métodos de compactación con pisón de 4,5 kg y 457 mm de caída

Penetración Estándar, SPT ASTM D 1586 Standard Test Method for Penetration Test and Split-Barrel Sampling of Soils

No hay

CBR ASTM D 1883 Standard Test Method for CBR (California Bearing Ratio) of Laboratory-Compacted Soils

NCh1852 Mecánica de suelos - Determinación de la razón de soporte de suelos compactados en laboratorio

Compresión simple o no confinada en suelo

ASTM D 2166 Standard Test Method for Unconfined Compressive Strength of Cohesive Soil

NCh3134 Mecánica de suelos - Métodos de ensayo - Determinación de la resistencia a la compresión no confinada de suelos cohesivos

Contenido de humedad ASTM D 2216 Standard Test Method for Laboratory Determination of Water (Moisture) Content of Soil and Rock by Mass

NCh1515 Mecánica de suelos - Determinación de la humedad

(continúa)


NCh1508

19

Tabla C.1 - Normas de ensayos para laboratorio y terreno (continuación)


Consolidación unidimensional ASTM D 2435 Standard Test Methods for One-Dimensional Consolidation Properties of Soils Using Incremental Loading

NCh3129 Mecánica de suelos - Métodos de ensayo - Determinación de parámetros de consolidación unidimensional de suelos usando carga incremental

Clasificación de suelos ASTM D 2487 Standard Practice for Classification of Soils for Engineering Purposes (Unified Soil Classification System)

AASHTO M 145 Standard Specifications for Classification of Soils and Soil-Aggregate Mixtures for Highway Construction Purposes

NCh1886 Clasificación de suelos para obras de ingeniería

Densidad in situ con utilización del densímetro nuclear

ASTM D 2922 Standard Test Methods for Density of Soil and Soil-Aggregate in Place by Nuclear Methods (Shallow Depth)

NCh3145 Mecánica de suelos - Determinación de la densidad en terreno - Método nuclear

Compresión simple en roca ASTM D 2938 Standard Test Method for Unconfined Compressive Strength of Intact Rock Core Specimens

No hay

Contenido de humedad in situ en suelo y roca con utilización de densímetro nuclear

ASTM D 3017 Standard Test Method for Water Content of Soil and Rock in Place by Nuclear Methods (Shallow Depth)

NCh3145 Mecánica de suelos - Determinación de la densidad en terreno - Método nuclear

Corte directo ASTM D 3080 Standard Test Method for Direct Shear Test of Soils Under Consolidated Drained Conditions

NCh3085 Mecánica de suelos - Métodos de ensayo - Corte directo de suelos bajo condición consolidada drenada

Colapso - hinchamiento en suelos limosos

ASTM D 3877 Standard Test Methods for One-Dimensional Expansion, Shrinkage, and Uplift Pressure of Soil-Lime Mixtures

No hay

Hinchamiento libre y presión de hinchamiento en suelos cohesivos

ASTM D 4546 Standard Test Methods for One-Dimensional Swell or Settlement Potential of Cohesive Soils

No hay

Densidad máxima, mínima y relativa ASTM D 4253 Standard Test Methods for Maximum Index Density and Unit Weight of Soils Using a Vibratory Table

ASTM D 4254 Standard Test Methods for Minimum Index Density and Unit Weight of Soils and Calculation of Relative Density

NCh1726 Mecánica de suelos - Determinación de las densidades máxima y mínima y cálculo de la densidad relativa en suelos no cohesivos

(continúa)


NCh1508

20

Tabla C.1 - Normas de ensayos para laboratorio y terreno (conclusión)


Límites de Atterberg (límites líquido, plástico y de contracción)

ASTM D 4318 Standard Test Methods for Liquid Limit, Plastic Limit, and Plasticity Index of Soils

NCh1517/1 Mecánica de suelos - Límites de consistencia - Parte 1: Determinación del límite líquido

NCh1517/2 Mecánica de suelos - Límites de consistencia - Parte 2: Determinación del límite plástico

NCh1517/3 Mecánica de suelos - Límites de consistencia - Parte 3: Determinación del límite de contracción

Contenido de cloruros, sulfatos y sales totales solubles en agua

ASTM D 4542 Standard Test Method for Pore Water Extraction and Determination of the Soluble Salt Content of Soils by Refractometer

NCh1444/1 Aridos para morteros y hormigones - Determinación de sales - Parte 1: Determinación de cloruros y sulfatos

Carga puntual en testigos de roca ASTM D 5731 Standard Test Method for Determination of the point load Strength Index of Rock and Application to Rock Strength Classifications

No hay

RQD para testigos de roca ASTM D 6032 Standard Test Method for Determining Rock Quality Designation (RQD) of Rock Core

No hay

Penetración estándar SPT para suelos potencialmente licuables

ASTM D 6066 Standard Practice for Determining the Normalized Penetration Resistance of Sands for Evaluation of Liquefaction Potential

No hay


NORMA CHILENA OFICIAL NCh 1508.Of2008

I N S T I T U T O N A C I O N A L D E N O R M A L I Z A C I O N I N N - C H I L E

Geotecnia - Estudio de mecánica de suelos Geotechnical - Study of soils mechanic Primera edición : 2008 Corregida y reimpresa : 2009

Descriptores:

CIN COPYRIGHT © 2009: INSTITUTO NACIONAL DE NORMALIZACION - INN * Prohibida reproducción y venta * Dirección : Matías Cousiño Nº 64, 6º Piso, Santiago, Chile Web : www.inn.cl Miembro de : ISO (International Organization for Standardization) • COPANT (Comisión Panamericana de Normas Técnicas)


I

NORMA CHILENA OFICIAL NCh1515.Of79

Mecánica de suelos - Determinación de la humedad

Preámbulo

El Instituto Nacional de Normalización, INN, es el organismo que tiene a su cargo elestudio y preparación de las normas técnicas a nivel nacional. Es miembro de laINTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION (ISO) y de la COMISIONPANAMERICANA DE NORMAS TECNICAS (COPANT), representando a Chile ante esosorganismos.

La norma NCh1515 ha sido preparada por la División de Normas del Instituto Nacional deNormalización, y en su estudio participaron los organismos y las personas naturalessiguientes:

Astilleros y Maestranzas de la Armada, ASMAR José A. Reyes A.Cemento Polpaico, Depto. de Asesoría Técnica Patricio Downey A.Centro de Estudios, Medición y Certificaciónde Calidad, CESMEC Ltda. Eugenio Ossa S.Dirección de Industria y Comercio,DIRINCO, La Serena José D. Moreno A.Instituto Nacional de Normalización, INN Alfredo Cifuentes S.Ministerio de la Vivienda y Urbanismo,Depto. de Normalización Iván Tironi E.Ministerio de la Vivienda y Urbanismo,División de Desarrollo Urbano Jaime Téllez T.Ministerio de Obras Públicas, Direcciónde Obras Sanitarias José Petit V.Ministerio de Obras Públicas, Dirección de Vialidad Jorge Pentenero B.PROSPECTA Ltda. Enrique Taulis V.

Eduardo Soto F.Sociedad Chilena de Mecánica de Suelose Ingeniería de Fundaciones, SOCHIMSYF Andrés Pérez M.Universidad Católica de Chile Guido Concha G.

NCh1515

II

Universidad de Chile, Instituto deInvestigaciones y Ensayes de Materiales, IDIEM Pedro M. Acevedo M.Universidad Técnica del Estado,Depto. de Obras Civiles Carmen Norambuena P.

Gerardo M. Silva Ch.Universidad Técnica del Estado,Sede La Serena, Depto. de Construcción Civil J. Mario Aguilera L.Universidad Técnica del Estado,Sede Temuco, Depto .de Construcción Civil Italo Cicarelli S.Universidad Técnica Federico Santa María Ricardo Mecklenburg W.

Esta norma concuerda con la norma de la AMERICAN SOCIETY FOR TESTING ANDMATERIALS ASTM D 2216 "Laboratory determination of moisture content of soil”.

Esta norma ha sido aprobada por el H. Consejo del Instituto Nacional de Normalización,en sesión efectuada el 22 de diciembre de 1978.

1



1 Alcance y campo de aplicación

Esta norma establece el procedimiento para determinar en el laboratorio la humedad desuelos cuyas partículas son menores que 50 mm.

2 Aparatos

2.1 Balanza, con precisión de 0,01 g para muestras menores que 100 g, de 0,1 g paramuestras entre 100 g y 1000 g y de 1 g para muestras mayores que 1000 g.

2.2 Estufa, con circulación de aire y temperatura regulable.

2.3 Recipientes, de material resistente a la corrosión y que no altere su masa ni sedesintegre ante sucesivos cambios de temperatura. Deben contar con tapas herméticasque prevengan pérdida y absorción de humedad de las muestras. Se debe disponer deun recipiente para cada determinación de humedad.

2.4 Herramientas y accesorios, espátula, brochas etc.

3 Ensayo

a) Obtener de la muestra de suelo en estado húmedo la muestra de ensayomediante los procedimientos y con el tamaño que indique la norma de ensayocorrespondiente. En general se recomienda emplear los tamaños de muestra quese indica en la tabla siguiente:

NCh1515

2

Tabla - Tamaño de la muestra de ensayo

Tamaño máximo de partículas

mm

Tamaño mínimo de la muestra de ensayo g

50 3000

25 1000

12,5 750

5 500

2 100

0,5 10

b) determinar y registrar la masa de un recipiente limpio y seco con su tapa (mr);

c) colocar la muestra de ensayo en el recipiente cerrando inmediatamente la tapa.Determinar y registrar la masa del recipiente más la muestra húmeda (mh);

d) retirar la tapa, colocar el recipiente con la muestra en la estufa a 110 ± 5 º C y secar a masa constante; y

e) sacar el recipiente con la muestra de la estufa, colocar nuevamente la tapa y dejarenfriar a temperatura ambiente. Determinar y registrar la masa del recipiente más lamuestra seca (ms).

NOTAS

1 En la mayoría de los casos el secado de un día al otro (15 o 16 h) es suficiente. En caso de dudas debecontinuarse el secado hasta que dos pesadas sucesivas separadas por una hora de secado difieran en unporcentaje igual o menor al 0,1%. Muestras de arena pueden secarse en sólo algunas horas. Las muestrassecas deben retirarse de la estufa antes de colocar otras muestras húmedas a fin de evitar posiblesabsorciones.

2 El secado en estufa a 110 ± 5 º C no entrega resultados fiables en suelos que contienen yeso u otrosminerales que pierden fácilmente el agua de hidratación o en suelos que contienen cantidades significativasde materia orgánica. En estos casos es recomendable el secado en estufa a aproximadamente 60 º C o ladesecación al vacío a una presión de aproximadamente 1333 Pa (10 mm Hg) y a una temperaturacomprendida entre 23 y 60 º C.

3 Se puede emplear un recipiente sin tapa siempre que se determine mh de tal manera que no se altere lahumedad que pretende determinarse, y que se determine ms inmediatamente después de retirar la muestrade la estufa o el secador.

4 Las muestras para determinar la humedad deben descartarse y no deben emplearse en ningún otroensayo.

NCh1515

3

4 Expresión de resultados

Calcular la humedad como la pérdida de masa de la muestra de acuerdo con la fórmulasiguiente, aproximando al 0,1%:

( ) ( )[ ] 100/ ⋅−−= mrmsmsmhw

en que:

w = humedad, %;

mh = masa del recipiente mas la muestra húmeda, g;

ms = masa del recipiente más la muestra seca, g; y

mr = masa del recipiente, g.

NOTA - Aunque la humedad es el cuociente entre el peso del agua intersticial y el peso de las partículassólidas, por razones prácticas el cálculo se efectúa en base a la pérdida de masa de la muestra lo que noaltera el resultado numérico.


I N S T I T U T O N A C I O N A L D E N O R M A L I Z A C I O N ! I N N - C H I L E


Soil mechanics - Determination of moisture

Primera edición : 1979Reimpresión : 1999

Descriptores: mecánica de suelos, suelos, ensayos, ensayos de suelos, determinación dehumedad

CIN

COPYRIGHT © 1983 : INSTITUTO NACIONAL DE NORMALIZACION - INN * Prohibida reproducción y venta *Dirección : Matías Cousiño Nº 64, 6º Piso, Santiago, ChileCasilla : 995 Santiago 1 - ChileTeléfonos : +(56 2) 441 0330 • Centro de Documentación y Venta de Normas (5º Piso) : +(56 2) 441 0425Telefax : +(56 2) 441 0427 • Centro de Documentación y Venta de Normas (5º Piso) : +(56 2) 441 0429Web : www.inn.clMiembro de : ISO (International Organization for Standardization) • COPANT (Comisión Panamericana de Normas Técnicas)

I


Mecánica de suelos - Determinación de la densidad en elterreno - Método del cono de arena

Preámbulo



Astilleros y Maestranzas de la Armada, ASMAR José A. Reyes A.Cemento El Melón S.A., Depto. Asesoría Técnica Armando Soto O.Centro de Estudios, Medición y Certificación deCalidad, CESMEC Ltda. Edwin Party D.E.C. Rowe y Asociados Enrique Rowe M.

Carmen Gloria Villarroel C.Empresa Nacional de Electricidad S.A., ENDESA Eugenio Garcés V.Instituto Nacional de Normalización, INN Alfredo Cifuentes S.Ministerio de la Vivienda y Urbanismo, Depto. deNormalización Alfonso Herrera A.

Daniel Súnico H.Iván Tironi E.

Ministerio de la Vivienda y Urbanismo, División deDesarrollo Urbano Jaime Téllez T.Ministerio de la Vivienda y Urbanismo, SERVIU Lucio López V.Ministerio de Obras Públicas, Dirección de ObrasSanitarias José Petit V.

NCh1516

II

Ministerio de Obras Públicas, Dirección de Vialidad Miguel Astudillo P.Jorge Pentenero B.Jorge Salgado A.

PROPECTA Ltda. Eduardo Soto F.Enrique Taulis V.

Sociedad Chilena de Mecánica de Suelos e Ingenieríade Fundaciones, SOCHIMSYF Andrés Pérez M.Universidad Austral de Chile, Facultad de IngenieríaForestal1) Jorge Gayoso A.Universidad Católica de Chile Guido Concha G.Universidad Católica de Chile, Depto. de InvestigacionesCientíficas y Tecnológicas, DICTUC Arturo Morales M.

Jorge H. Troncoso T.Universidad de Chile, Instituto de Investigaciones yEnsayes de Materiales, IDIEM Horacio Musante H.Universidad Técnica del Estado, Sede La Serena,Depto. de Construcción Civil J. Mario Aguilera L.Universidad Técnica del Estado, Sede Temuco,Depto. de Construcción Civil Italo Cicarelli S.Universidad Técnica del Estado, Depto. de ObrasCiviles Carmen Norambuena P.

Gerardo M. Silva Ch.Universidad Técnica Federico Santa María Ricardo Mecklenburg W.

Esta norma concuerda en parte con la norma de la AMERICAN SOCIETY FOR TESTINGAND MATERIALS, ASTM D 1556 Density of soil in place by the sand cone method.

Esta norma ha sido aprobada por el Consejo del Instituto Nacional de Normalización, ensesión efectuada el día 15 de Diciembre de 1978.

Esta norma ha sido declarada Oficial de la República de Chile por Decreto Nº96 de fecha14 de Febrero de 1979, del Ministerio de la Vivienda y Urbanismo, publicado en el DiarioOficial Nº30.307 del 06 de Marzo de 1979.

1) En representación del Comité Regional de Normalización de Mecánica de Suelos de la X Región.

1




Esta norma establece un procedimiento para determinar en el terreno la densidad desuelos cuyas partículas son menores que 50 mm.

2 Aparatos

2.1 Aparato de densidad

Consistente en una válvula cilíndrica de 12,5 mm de abertura con un extremo terminadoen forma de embudo y con su otro extremo ajustado a la boca de un recipiente deaproximadamente 4 L de capacidad. La válvula debe tener topes que permitan fijarla en suposición completamente cerrada o completamente abierta. El aparato debe llevar unaplaca base (ver figura).

NOTA - El aparato descrito puede usarse con perforaciones de ensayo de aproximadamente 3 L.

El uso de la placa base facilita la ubicación del aparato de densidad, permite reducir pérdidas al transferir elsuelo desde la perforación al envase, permite perforaciones de ensayo de un mayor diámetro y proporcionauna base más sólida en suelos blandos. Esta placa debe considerarse como parte constituyente del embudodurante el ensayo.

2.2 Arena de ensayo

Compuesta por partículas sanas, redondeadas, no cementadas y comprendidas entre2 mm y 1 mm. Debe estar lavada y seca en estufa a 110ºC ± 5ºC.

Para elegir la arena deben efectuarse previamente cinco determinaciones de su densidadaparente empleando la misma muestra representativa, de acuerdo con 3.2.

NCh1516

2

Para su aceptación los resultados de dichas determinaciones deben tener una variaciónmenor que el 1% entre sí.

2.3 Depósito para calibración de la arena

Recipiente metálico, impermeable, de forma cilíndrica y con una capacidad volumétrica de2 a 3 L.

2.4 Balanza

Con una capacidad máxima de 15 kg y una precisión de 1 g.

2.5 Equipo de secado

Según NCh1515.

2.6 Envases

Recipientes con tapa, tarros de hojalata sin costura con tapa hermética, bolsas depolietileno u otros recipientes adecuados para contener las muestras y la arena de ensayorespectivamente.

2.7 Herramientas y accesorios

Picota, chuzo, pala, para despejar o alcanzar la cota del punto de medición; combo,cuchillo, martillo, pala jardinera y cuchara para cavar la perforación de ensayo;termómetro y placa de vidrio para calibrar el depósito; brocha, cinta métrica, libreta deapuntes, etc.

3 Procedimiento

3.1 Determinación de la capacidad volumétrica del depósito:

a) colocar el depósito limpio y seco sobre una superficie firme y horizontal; b) llenar el depósito con agua a temperatura ambiente y enrasar con un placa de vidrio,

eliminando burbujas de aire y el exceso de agua;

c) determinar la masa de agua que llena el depósito (mω ) aproximando a 1 g; d) medir la temperatura del agua y determinar su densidad (ρω) de acuerdo con la

tabla 1, interpolando si fuera necesario;

NCh1516

3

Tabla 1 - Densidad del agua según su temperatura

TemperaturaºC

Densidadg/cm3 (kg/L)

16 0,999 09

18 0,998 59

20 0,998 20

23 0,997 54

26 0,996 78

29 0,995 94

e) determinar y registrar la capacidad volumétrica aproximando a 1 cm3 (1 ml),dividiendo la masa de agua que llena el depósito por su densidad Vm = mω/ρω

.

3.2 Determinación de la densidad aparente de la arena de ensayo

a) llenar el aparato de densidad con la arena de ensayo; b) colocar el depósito limpio y seco sobre una superficie plana, firme y horizontal, montar

sobre él la placa base y asentar el aparato de densidad boca abajo sobre la placa,procurando que la operación sea similar a la que va a realizarse en terreno;

c) abrir la válvula, dejar fluir la arena y cerrar la válvula cuando la arena sobrepase el

borde de la medida; d) retirar el aparato de densidad, la placa base y el exceso de arena, enrasar

cuidadosamente sin producir vibración; e) determinar la masa de la arena que llena la medida (ma), aproximando a 1 g; f) determinar la densidad de la arena dividiendo la masa de arena que llena la medida por

la capacidad volumétrica de la medida

ma Vm /=αρ

g) repetir toda la operación cinco veces, elegir los tres resultados más próximos (que nodifieran entre sí en más de 0,1%);

h) determinar y registrar la densidad aparente de la arena de ensayo como el promedio

de los tres resultados elegidos, aproximando a 1 g/ml.

NOTA - Un prolongado lapso entre esta determinación y el empleo de la arena en terreno puede alterar ladensidad por un cambio en su contenido de humedad o en su gradación efectiva.

NCh1516

4

3.3 Determinación de la masa de arena que llena el embudo:

a) llenar el aparato de densidad con arena, determinar y registrar su masa (mi),aproximando a 1 g;

b) colocar la placa base sobre una superficie plana, firme y horizontal y asentar el

aparato de densidad boca abajo sobre la placa; c) abrir la válvula y mantenerla abierta hasta que la arena llene el embudo; d) cerrar la válvula bruscamente, determinar y registrar la masa del aparato más la arena

remanente (mf), aproximando a 1 g; e) determinar y registrar la pérdida de masa (me), como masa de la arena que llena el

embudo, aproximando a 1 g:

me = mi - mf

3.4 Determinación de la densidad del suelo en el terreno

3.4.1 Determinación del volumen de la perforación de ensayo:

a) preparar la superficie de la localización a ensayar de modo que esté plana y nivelada; b) colocar la placa base sobre esta superficie nivelada; NOTA - En aquellos suelos en que el nivelado no resulta adecuado debe dejarse expresa constancia de estehecho en el informe del ensayo.

c) excavar dentro de la abertura de la placa base una perforación de ensayo del tamañoindicado en tabla 2, según el tamaño máximo de partículas, cuidando de no alterar lasparedes de suelo que delimitan la perforación. Los suelos esencialmente granularesrequieren extremo cuidado;

NOTA - Se recomienda iniciar la excavación con un diámetro menor que la abertura de la placa y despuésafinar hacia los bordes.

d) colocar todo el suelo excavado en un envase tapado y protegido de pérdidas ycontaminaciones;

e) determinar y registrar la masa del aparato de densidad con el total de arena (mi)

aproximando a 1 g, asentar el aparato de densidad boca abajo sobre la placa, abrir laválvula y cerrarla una vez que la arena ha dejado de fluir;

f) determinar y registrar la masa del aparato más la arena remanente (mf), aproximando

a 1 g;

NCh1516

5

g) determinar y registrar la pérdida de masa (ma) como masa de la arena empleada en elensayo, aproximando a 1 g;

ma = mi - mf

h) recuperar la arena de ensayo y dejarla en un envase aparte hasta acondicionarla a finde que cumpla con los requisitos establecidos en 2.2 previo a utilizarla nuevamente.

3.4.2 Determinación de la masa seca del material extraído de la perforación de ensayo:

a) inmediatamente de extraído el total del material excavado de la perforación de ensayodeterminar y registrar la masa húmeda (mh) aproximando a 1 g, mezclarcompletamente y mantenerlo protegido en su envase;

b) extraer una muestra representativa de este material del tamaño indicado en tabla 2,

envasarla y determinar su humedad (ω) en laboratorio según NCh1515.

Tabla 2 - Tamaño de la perforación de ensayo y de la muestrapara determinación de humedad

Tamaño máximo departículas del suelo

Tamaño mínimo de laperforación de ensayo

Tamaño mínimo de la muestra paradeterminación de humedad

Mmcm3 1

g

50 2 800 2,8 1 000

25 2 100 2,1 500

12,5 1 400 1,4 250

5 700 0,7 100

NOTA – En suelos en que predominan las partículas gruesas es recomendabledeterminar la humedad sobre el total de material extraído.


4.1 Masa seca del material extraído de la perforación de ensayo:

+

=

1001

ωh

sm

m

en que:

ms = masa seca del material extraído de la perforación de ensayo, g;

mh = masa húmeda del material extraído de la perforación de ensayo, g;

ω = humedad del suelo determinada según NCh1515, %.

NCh1516

6

4.2 Volumen de la perforación de ensayo:

( )V

m ms

a e

a=

−ρ

en que:

sV = volumen de la perforación de ensayo, cm3;

ma = masa de la arena empleada en el ensayo, g;

me = masa de la arena que llena el embudo, g;

ρa = densidad aparente de la arena, g/cm3 (kg/L).

4.3 Densidad del suelo:

ρdm

Vs

s=

en que:

ρd = densidad del suelo seco, g/cm3 (kg/L);

ms = masa seca del material extraído de la perforación de ensayo, g;

Vs = volumen de la perforación de ensayo, cm3.

NOTA - La densidad del suelo puede expresarse también como densidad del suelo húmedo, indicando ademásla humedad correspondiente (ω , %) de acuerdo con la fórmula siguiente:

ρhh

s

m

V=

en que:

ρh = densidad del suelo húmedo, g/cm3 (kg/L);

mh = masa húmeda del material extraído de la perforación de ensayo, g;

Vs = volumen de la perforación de ensayo, cm3.

NCh1516

7

Dimensiones en milímetros

Figura - Esquema de aparato de densidad




Soil mechanics - Determination of density in place - Sand cone method


Descriptores: mecánica de suelos, suelos, ensayos, ensayos de suelos, determinación de ladensidad

CIN


I

NORMA CHILENA OFICIAL NCh1517/2.Of79

Mecánica de suelos - Límites de consistencia - Parte 2:Determinación del límite plástico

Preámbulo


La norma NCh1517/2 ha sido preparada por la División de Normas del Instituto Nacionalde Normalización, y en su estudio participaron los organismos y las personas naturalessiguientes:

Cemento Polpaico, Depto. de Asesoría Técnica Patricio Downey A.Centro de Estudios, Medición y Certificación deCalidad, CESMEC Ltda. Eugenio Ossa S.Colegio de Arquitectos de Chile Angel Hernández A.Dirección de Industria y Comercio, DIRINCO José Moreno A.E.C. Rowe y Asociados Carmen G. Villarroel C.

Enrique Rowe M.Instituto Nacional de Normalización, INN Alfredo Cifuentes S.Ministerio de la Vivienda y Urbanismo,Depto. de Normalización Iván Tironi E.Ministerio de la Vivienda y Urbanismo, Divisiónde Desarrollo Urbano Jaime Téllez T.Ministerio de la Vivienda y Urbanismo, SERVIU Lucio López V.Ministerio de Obras Públicas, Dirección de Vialidad Jorge Pentenero B.Ministerio de Obras Públicas, Servicio Nacional deObras Sanitarias, SENDOS José Petit V.Particular Miguel Sandor E.

NCh1517/2

II

PROSPECTA, Ltda. Eduardo Soto F.Sociedad Chilena de Mecánica de Suelos eIngeniería de Fundaciones TECNOLAB Andrés Pérez M.

José Díaz G.Universidad Austral de Chile, Facultad de IngenieríaForestal1) Jorge Gayoso A.Universidad Católica de Chile Guido Concha G.Universidad Católica de Chile,Depto. de Investigaciones Científicas y Tecnológicas,DICTUC Arturo Morales M.Universidad Católica de Valparaíso, Escuela deConstrucción Civil Raúl Espinace A.Universidad de Chile, Instituto de Investigaciones yEnsayes de Materiales, IDIEM Pedro M. Acevedo M.Universidad de Concepción, Escuela de Ingeniería Arturo Gutiérrez T.Universidad Técnica del Estado, Depto.de Obras Civiles Carmen Norambuena P.

Gerardo Mario Silva Ch.Universidad Técnica del Estado, Sede Temuco, Depto.de Construcción Civil Italo Cicarelli S.Universidad Técnica Federico Santa María Pablo Jorquera D.

Esta norma concuerda en parte con la norma de la American Society for Testing andMaterials ASTM D 424 Plastic limit and plasticity index of soils.

Esta norma ha sido aprobada por el H. Consejo del Instituto Nacional de Normalización, ensesión efectuada el 29 de Diciembre de 1978.

Esta norma ha sido declarada norma chilena Oficial de la República por Decreto Nº105,del Ministerio de la Vivienda y Urbanismo, de fecha 23 de Febrero de 1979, publicado enel Diario Oficial Nº30.300, con fecha 26 de Febrero de 1979.

1 ) En representación del Comité Regional de Normalización de Mecánica de Suelos de la X Región.

1




1.1 Esta norma establece el procedimiento para determinar el límite plástico y el índice deplasticidad de los suelos.

2 Referencias

NCh1022 Tamices de ensayo de tela de alambre y plancha perforada -Dimensiones nominales de abertura.

NCh1509 Mecánica de suelos - Preparación de muestras en estado seco.NCh1517/1 Mecánica de suelos - Límites de consistencia - Parte 1: Determinación

del límite líquido.

3 Terminología

3.1 límite plástico: humedad expresada como porcentaje de la masa de suelo seco enestufa, de un suelo remoldeado en el límite entre los estados plástico y semisólido.

4 Aparatos

4.1 Plato de evaporación

De porcelana, con un diámetro de aproximadamente 120 mm.

NCh1517/2

2

4.2 Espátula

Con una hoja flexible de aproximadamente 75 mm de largo y 20 mm de ancho.

4.3 Superficie de amasado

Placa de vidrio esmerilado.

4.4 Recipientes

Herméticos para la muestra de contenido de humedad, tales como juegos de vidrio reloj.

4.5 Balanza

Con una precisión de 0,01 g.

4.6 Probeta

Con una capacidad de 25 ml.

4.7 Patrón de comparación

Alambre o plástico de 3 mm de diámetro.

5 Tamaño de la muestra de ensayo

Debe tener un tamaño en masa de aproximadamente 20 g.

6 Acondicionamiento de la muestra de ensayo

6.1 Si sólo se requiere determinar el límite plástico, tomar la muestra de ensayo delmaterial completamente homogeneizado que pasa por el tamiz de 0,5 mm obtenido deacuerdo con NCh1509. Colocar en el plato de evaporación y mezclar completamente conagua destilada mediante la espátula hasta que la pasta se vuelva suficientemente plásticapara moldearla como una esfera.

6.2 Curar la muestra durante el tiempo necesario para que las fases líquida y sólida semezclen homogéneamente.

NOTA - En suelos de alta plasticidad este plazo no debe ser menor que 24 h. En suelos de baja plasticidad esteplazo puede ser mucho menor y en ciertos casos puede eliminarse.

NCh1517/2

3

6.3 Si se requiere determinar ambos límites, líquido y plástico, tomar la muestra deensayo de la porción de suelo acondicionada según NCh1517/1. Tomar esta muestra enaquella etapa en que la pasta de suelo se vuelva suficientemente plástica para moldearlacomo una esfera. Si el material está seco, agregar agua destilada y homogeneizarcompletamente; si está muy húmedo, amasarlo de modo que seque al contacto con lasmanos hasta alcanzar la consistencia requerida.

7 Ensayo

a) tomar una porción de la muestra de ensayo acondicionada de aproximadamente1 cm3;

b) amasar la muestra entre las manos y luego hacerla rodar con la palma de la mano o labase del pulgar sobre la superficie de amasado conformando un cilindro;

c) cuando el cilindro alcance un diámetro de aproximadamente 3 mm, doblar, amasarnuevamente y volver a conformar el cilindro;

d) repetir la operación hasta que el cilindro se disgregue al llegar a un diámetro deaproximadamente 3 mm y no pueda ser reamasado ni reconstituido;

NOTAS

1) Si esta disgregación se produce cuando el cilindro tiene un diámetro mayor que 3 mm, puedeconsiderarse como un punto final satisfactorio siempre que el material haya podido conformarpreviamente un cilindro de 3 mm.

2) En ningún caso debe procurarse obtener la disgregación exactamente a los 3 mm de diámetro decilindro (por ejemplo reduciendo la velocidad y/o la presión del amasado).

e) reunir las fracciones del cilindro disgregado y colocar en un recipiente tarado.Determinar y registrar su humedad (w) de acuerdo con NCh1515;

f) repetir las etapas a) a e) con dos porciones más de la muestra de ensayo.

NOTAS

1) Se recomienda efectuar las tres determinaciones tratando de conseguir una humedad ligeramentemayor que el límite, en el límite y ligeramente menor que el límite respectivamente.

2) Se recomienda efectuar este ensayo en cámara húmeda. Si no se cuenta con este equipo debentomarse las precauciones necesarias para reducir la evaporación.


8.1 Calcular el límite plástico (wp) como el promedio de las tres determinacionesefectuadas sobre la muestra de ensayo. Dichas determinaciones no deben diferir entre síen más de un 2%. Cuando no se cumpla esta condición se debe repetir todo el ensayo.

NCh1517/2

4

8.2 Calcular el índice de plasticidad de acuerdo con la fórmula siguiente:

IP = wL - wP

en que:

IP = índice de plasticidad del suelo, %;

wL = límite líquido del suelo, %;

wP = límite plástico del suelo, %.

8.3 Cuando no pueda determinarse uno de los dos límites ( )PL WoW , informar el índice deplasticidad como NP (no plástico).

8.4 Calcular el índice líquido de acuerdo con la fórmula siguiente:

p

p

L I

wwI

)( −=

en que:

LI = índice líquido del suelo;

w = humedad (natural) del suelo, %;

Pw = límite plástico del suelo, %;

pI = índice de plasticidad del suelo, %.

8.5 Calcular el índice de consistencia de acuerdo con la fórmula siguiente:

p

LC I

w)- (w = I

en que:

CI = índice de consistencia del suelo;

Lw = límite liquido del suelo, %;

w = humedad (natural) del suelo %;

pI = índice de plasticidad del suelo, %.

NCh1517/2

5

9 Informe

El Informe debe incluir lo siguiente:

a) valor del límite plástico y del índice de plasticidad;

b) cualquier información respecto al ensayo o al suelo en estudio;

c) la referencia a esta norma.

NORMA CHILENA OFICIAL NCh 1517/2.Of79



Soil mechanics – Consistency limits – Part 2: Determination of plastic limit


Descriptores: mecánica de suelos, suelos, ensayos, ensayos de suelos, límite plástico(suelos)

CIN 93.020


I


Mecánica de suelos - Límites de consistencia - Parte 3:Determinación del límite de contracción

Preámbulo



Astilleros y Maestranzas de la Armada, ASMAR Valparaíso José A. Reyes A.Cemento El Melón S.A., Depto. de Asesoría Técnica Armando Soto O.Cemento Polpaico, Depto. de Asesoría Técnica Patricio Downey A.E.C. Rowe y Asociados Carmen G. Villarroel C.

Enrique Rowe M.Empresa Nacional del Petróleo, ENAP, Oficina Técnica José Solorza A.Empresa Nacional del Petróleo, ENAP, Zona Concón Ernesto Kraljević B.Instituto Nacional de Normalización, INN Alfredo Cifuentes S.LABIC Bernardo Quiroga V.Ministerio de la Vivienda y Urbanismo, División deDesarrollo Urbano Jaime Téllez T.Ministerio de Obras Públicas, Dirección de Arquitectura Alfonso Adrover A.

Jaime Ramos V.Ministerio de Obras Públicas, Dirección General delMetro Juan A. Vilches R.

NCh1517/3

II

Ministerio de Obras Públicas, Dirección de Vialidad,Depto. de Estudios Alberto Bull S.

Sonia Morales P.Raúl Martínez C.

Ministerio de Obras Públicas, Dirección de Vialidad,Sección Laboratorio Jorge Salgado A.

Jorge Pentenero B.PROSPECTA, Ltda. Eduardo Soto F.Sociedad Chilena de Mecánica de Suelos eIngeniería de Fundaciones TECNOLAB José Díaz G.Universidad de Chile, Instituto de Investigaciones yEnsayes de Materiales, IDIEM Pedro M. Acevedo M.Universidad de Concepción, Escuela de Ingeniería Arturo Gutiérrez T.Universidad del Norte Roberto Galleguillos V.Universidad Técnica del Estado Carmen Norambuena P.

Esta norma concuerda en parte con la norma de la American Society for Testing andMaterials ASTM D 427 Shrinkage factors of soils.

Esta norma ha sido aprobada por el H. Consejo del Instituto Nacional de Normalización, ensesión efectuada el 29 de Diciembre de 1979.

Esta norma ha sido declarada norma chilena Oficial de la República por Decreto Nº105,del Ministerio de la Vivienda y Urbanismo, de fecha 23 de Febrero de 1979, publicado enel Diario Oficial Nº30.300, con fecha 26 de Febrero de 1979.

1




1.1 Esta norma establece el procedimiento para determinar el límite de contracción de lossuelos.

2 Referencias

NCh1022 Tamices de ensayo de tela de alambre y plancha perforada -Dimensiones nominales de abertura.

NCh1509 Mecánica de suelos - Preparación de muestras en estado seco.NCh1517/1 Mecánica de suelos - Límites de consistencia - Parte 1:

Determinación del límite líquido.

3 Terminología

3.1 límite de contracción: humedad máxima de un suelo para la cual una reducción de lahumedad no causa disminución de volumen del suelo.

4 Aparatos

4.1 Plato de evaporación

De porcelana, de aproximadamente 140 mm de diámetro.

NCh1517/3

2

4.2 Espátula

O cuchillo, con una hoja flexible de aproximadamente 75 mm de largo por 20 mm deancho.

4.3 Molde

Cilíndrico, metálico o de porcelana, con el fondo plano y de aproximadamente 45 mm dediámetro y 13 mm de altura.

4.4 Regla de enrase

De acero, de aproximadamente 150 mm de largo.

4.5 Taza de vidrio

De aproximadamente 60 mm de diámetro y 30 mm de altura, con su borde superior pulidoy esencialmente paralelo a la base.

4.6 Placa de vidrio

Con tres puntas para sumergir la muestra en el mercurio (ver figura 1).

4.7 Probeta

Con una capacidad de 25 ml y graduada a 0,2 ml.

4.8 Balanza

Con una precisión de 0,01 g.

4.9 Mercurio

Suficiente para llenar la taza de vidrio.

5 Calibración del molde

5.1 Pesar y registrar la masa del molde vacío (mm), aproximando a 0,01 g.

5.2 Determinar la capacidad del molde en cm3 (ml) llenándolo con mercurio, enrasandocon una placa de vidrio y midiendo el volumen de mercurio que llena el molde por pesaday dividiendo por la densidad del mercurio ( ρ Hg = 13,55 g/cm3). Registrar dichacapacidad como volumen de la pastilla de suelo húmedo (Vh) aproximando a 0,01 ml.

NCh1517/3

3


Debe tener un tamaño en masa de aproximadamente 30 g.


7.1 Si sólo se requiere determinar el límite de contracción, tomar la muestra de ensayo delmaterial completamente homogeneizado que pasa por el tamiz NCh de 0,5 mm obtenidode acuerdo con NCh1509.

7.2 Colocar la muestra en el plato de evaporación y mezclar completamente con aguadestilada en una cantidad suficiente para llenar completamente los huecos del suelo ypara dejar el suelo suficientemente pastoso para colocarlo en el molde sin inclusión deburbujas de aire.

NOTA - La humedad necesaria para alcanzar la consistencia requerida en suelos desmenuzables es igual oligeramente superior a wL y en suelos plásticos puede exceder a wL hasta en un 10%.

7.3 Curar la muestra durante el tiempo necesario para que las fases líquidas y sólidas semezclen homogéneamente.

NOTA - En suelos de alta plasticidad este plazo no debe ser menor que 24 h. En suelos de baja plasticidad esteplazo puede ser mucho menor y en algunos casos puede eliminarse.

7.4 Si se requiere determinar además el límite líquido, tomar la muestra de ensayo de laporción de suelo acondicionada según NCh1517/1.

8 Ensayo

8.1 Recubrir el interior del molde con una capa delgada de lubricante (por ejemplo,vaselina o aceite de silicón) para prevenir la adherencia del suelo al molde.

8.2 Colocar una porción de suelo húmedo de aproximadamente un tercio de la capacidaddel molde en el centro de éste y extenderlo hasta los bordes, golpeando el molde contrauna superficie firme recubierta con papel secante o similar.

8.3 Agregar una porción similar a la primera y golpear el molde hasta que el suelo estécompletamente compactado y todo el aire atrapado suba a la superficie.

8.4 Agregar material y compactar hasta que el molde esté completamente lleno y con unexceso de suelo por sobre el borde.

8.5 Enrasar con la regla y limpiar restos de suelo adherido al exterior del molde.

8.6 Inmediatamente de enrasado, pesar el molde con el suelo compactado. Restar la masadel molde determinando la masa de suelo húmedo (mh). Registrar aproximando a 0,01 g.

NCh1517/3

4

8.7 Dejar secar lentamente al aire hasta que la pastilla de suelo moldeado se despegue delas paredes del molde o hasta que cambie de color oscuro a claro.

NOTA - Se recomienda efectuar el ensayo hasta el inicio del secado, en cámara húmeda. Si no se cuenta coneste dispositivo se deben tomar todas las precauciones necesarias para reducir la evaporación.

8.8 Secar en estufa a 110 ± 5ºC hasta masa constante.

NOTA - El secado en estufa a 110 ± 5ºC no entrega resultados fiables en suelos que contienen yeso u otrosminerales que pierden fácilmente el agua de hidratación o en suelos que contienen cantidades significativas demateria orgánica. En estos casos es recomendable el secado en estufa a aproximadamente 60ºC.

8.9 Pesar el molde con el suelo seco. Restar la masa del molde determinando la masa desuelo seco (ms). Registrar aproximando a 0,01 g.

8.10 Determinar el volumen de la pastilla de suelo seco como se indica (ver figura 2):

a) llenar la taza con mercurio hasta que desborde, enrasar presionando con la placa devidrio y limpiar los restos de mercurio adheridos al exterior de la taza;

b) colocar la taza llena de mercurio sobre el plato de evaporación, colocar el trozo desuelo sobre la superficie del mercurio y sumergirlo cuidadosamente mediante laspuntas de la placa de vidrio hasta que ésta tope firmemente contra el borde de la taza.(Es esencial que no quede aire atrapado bajo el trozo de suelo ni bajo la placa devidrio);

c) medir el volumen de mercurio desplazado por el trozo de suelo por pesada ydividiendo por la densidad del mercurio ( ρ Hg = 13,55 g/cm3) y registrarlo comovolumen del trozo de suelo seco (Vs), aproximando a 0,01 cm3 (0,01 ml).


9.1 Calcular la humedad del suelo en el momento en que fue moldeado de acuerdo con laformula siguiente, aproximando al 0,1%:

s

sh

m

mmw

−=

en que:

w = humedad del suelo en el momento que fue moldeado, %;

hm = masa del suelo húmedo, g;

sm = masa del suelo seco, g.

NCh1517/3

5

9.2 Calcular el límite de contracción del suelo de acuerdo con la fórmula siguiente,aproximando al 1%:

( )100⋅

⋅−

−=s

wshs m

VVww

ρ

en que:

sw = límite de contracción, %;

w = humedad del suelo en el momento que fue moldeado, %;

hV = volumen de la pastilla de suelo húmedo, cm3 (ml);

sV = volumen de la pastilla de suelo seco, cm3 (ml);

wρ = densidad del agua, g/cm3 (g/ml);

sm = masa del suelo seco, g.

10 Informe


a) el valor del límite liquido;

b) cualquier información específica relativa al ensayo o al suelo en estudio;

c) la referencia a esta norma.

NCh1517/3

6


Figura 1 – Placa de vidrio

NCh1517/3

7

Figura 2 – Determinación del volumen de suelo seco




Soil mechanics - Consistency limits - Part 3: Determination of shrinkage limit


Descriptores: mecánica de suelos, suelos, ensayos, ensayos de suelos, ensayos decontracción

CIN


I


Mecánica de suelos - Determinación de la densidad departículas sólidas

Preámbulo



Cemento El Melón S.A., Depto. Asesoría Técnica Armando Soto O.Centro de Estudios, Medición y Certificación de Calidad,CESMEC Ltda. Enrique Scarella H.Consultoría en Mecánica de Suelos Issa Kort K.E.C. Rowe y Asociados, Ingenieros Civiles Enrique C. Rowe M.Empresa Nacional del Petróleo, ENAP Pedro Carvajal A.Instituto de Investigaciones Geológicas, LaboratorioGeotecnia Gloria Valenzuela B.Instituto Nacional de Capacitación Profesional, INACAP Rubén Figueroa S.Instituto Nacional de Normalización, INN Alfredo Cifuentes S.Ministerio de la Vivienda y Urbanismo, División PolíticaHabitacional, Depto. de Normalización

Eduardo Cuevas O.Alfonso Herrera A.

Ministerio de la Vivienda y Urbanismo, SERVIUMetropolitano Walter Soto S.Ministerio de Obras Públicas, Dirección de Vialidad Pablo Gutiérrez D.

Jorge Salgado A.

NCh1532

II

Ministerio de Obras Públicas, Servicio Nacional de ObrasSanitarias José Petit V.Sociedad Chilena de Mecánica de Suelos y Fundaciones Andrés Pérez M.TECNOLAB José Díaz G.Universidad Católica de Chile Guido Concha G.Universidad Católica de Valparaíso, Escuela deConstrucción Civil Raúl Espinace A.Universidad Católica, Escuela de Ingeniería Arturo Morales M.Universidad de Concepción, Escuela de Ingeniería Arturo Gutiérrez T.Universidad de Chile, Sede Valparaíso, Depto. deTecnologías Eduardo Cruzat F.Universidad Técnica del Estado, Depto. deObras Civiles

Carmen Norambuena P.Gerardo M. Silva Ch.

Universidad Técnica del Estado, Sede La Serena,Construcción Civil J. Mario Aguilera L.Dick U., Francisco Francisco Dick U.Sandor E., Miguel Miguel Sandor E.Soto F., Eduardo Eduardo Soto F.

Esta norma concuerda totalmente con la norma de la American Society for Testing andMaterials ASTM D 854-58 Specific gravity of soils.

Esta norma ha sido aprobada por el H. Consejo del Instituto Nacional de Normalización ensesión efectuada el 17 de Octubre de 1980.

Esta norma ha sido declarada Oficial de la República de Chile por Decreto Nº335 de fecha27 de Noviembre de 1980, del Ministerio de Vivienda y Urbanismo, publicado en el DiarioOficial Nº30.845, del 20 de Diciembre de 1980.

1




1.1 Esta norma establece el procedimiento para determinar la densidad de partículassólidas de suelos que se componen de partículas menores que 5 mm, mediante unpicnómetro.

1.2 Cuando el suelo se compone de partículas mayores que 5 mm se debe aplicar elmétodo de determinación de densidad real de las gravas, según NCh1117.

1.3 Cuando el suelo se compone de partículas mayores y menores que 5 mm, se debeseparar en el tamiz de 5 mm (≈ ASTM Nº4) determinar y registrar el porcentaje en masaseca de ambas fracciones y ensayarlas por separado con el método correspondiente. Elresultado debe ser el promedio ponderado de ambas fracciones.

2 Referencias

NCh179 Mecánica de suelos - Símbolos, unidades y definiciones.NCh1117 Aridos para morteros y hormigones - Determinación de las

densidades real y neta, y la absorción de agua de las gravas.NCh15081) Mecánica de suelos - Guía para la investigación y el muestreo de

suelos y rocas.NCh1515 Mecánica de suelos - Determinación de la humedad.NCh15331) Mecánica de suelos - Determinación de la granulometría.

1 ) En preparación.

NCh1532

2

3 Terminología

Los símbolos, unidades y definiciones aparecen en NCh179.

4 Aparatos

4.1 Picnómetro

Frasco volumétrico con una capacidad igual o mayor que 100 ml o una botella con tapóncon una capacidad igual o mayor que 50 ml; el tapón debe ser del mismo material que labotella, de forma y tamaño tales que pueda ser insertado fácilmente a una profundidadmarcada en el cuello de la botella, y debe tener una perforación central que permita laeliminación de aire y agua sobrante.

NOTA - El uso del frasco o la botella es optativo pero, en general, debe usarse el frasco para suelos cuyotamaño máximo de partículas requiera muestras mayores.

4.2 Balanza

Con precisión de 0,01 g si se emplea el frasco o con precisión de 0,001 g si se emplea labotella.

4.3 Reductor de presión

Aspirador o bomba de vacío y sus accesorios.

4.4 Herramientas y accesorios

Recipientes para las muestras, brochas, poruña, embudo, termómetro, estufa, secador,etc.

5 Materiales

Agua destilada o desmineralizada desaireada, kerosene, solución disolvente de grasas,etc.

6 Calibración del picnómetro

a) Limpiar, secar, pesar y registrar la masa del picnómetro vacío ( Mf ). NOTA - Por ejemplo, la limpieza del picnómetro se puede efectuar con amoníaco o algún disolvente de grasa;en seguida se enjuaga con agua destilada y se deja escurrir colocándolo boca abajo y posteriormente se lavacon alcohol, dejándolo escurrir; finalmente se lava con éter, eliminando así los vapores al dejar el picnómetroboca abajo durante 15 min.

NCh1532

3

b) Llenar con agua destilada a temperatura ambiente hasta que la parte inferior delmenisco coincida con la marca de calibración. Secar el interior del cuello delpicnómetro y también el exterior. Pesar y registrar la masa del picnómetro más el agua( Ma ).

c) Insertar un termómetro en el agua hasta el centro del picnómetro. Determinar y

registrar la temperatura de calibración ( ti ) aproximando a 1ºC. NOTA - El kerosene es un mejor agente humedecedor que el agua para la mayoría de los suelos y puede usarseen lugar del agua destilada en muestras secadas al horno.

d) De la masa del picnómetro más el agua a la temperatura de calibración ( Mati ) se

debe preparar una tabla de valores de Ma para una serie de temperaturas queprobablemente prevalezcan durante el ensayo;

e) Calcular los valores de Ma a distintas temperaturas de acuerdo con la fórmula

siguiente:

( )Ma Ma Mf Mftxtx

titi

= − +•ρωρω

en que:

Matx = masa del picnómetro más el agua a una temperatura x dada, g;

ρωtx = densidad del agua a una temperatura x dada, g/cm3 (kg/!);

ρωti = densidad del agua a la temperatura de calibración, g/cm3 (kg/!) (vertabla);

Mati = masa del picnómetro más el agua a la temperatura de calibración, g;

Mf = masa del picnómetro vacío, g.

NOTA - Este procedimiento es muy conveniente para laboratorios que hacen muchas determinaciones con elmismo picnómetro. También es aplicable a una sola determinación. Llevar el picnómetro y su contenido a unatemperatura determinada requiere un tiempo considerable, por lo que resulta mucho más conveniente trabajarcon la tabla de valores Ma . Es importante que los valores del picnómetro más el agua, como Ma y Mm (esteúltimo definido en 11). se basen en agua a la misma temperatura.

NCh1532

4

Tabla - Densidad del agua según su temperatura

TemperaturaºC

Densidad*)

g/cm3 (kg/!!!!)K

(adimensional)

16 0,999 09 1 000 9

18 0,998 59 1 000 4

20 0,998 20 1 000 0

23 0,997 54 0 999 3

26 0,996 78 0 998 6

29 0,995 94 0 997 7

*) Estos mismos valores, tomados en su forma adimensional, corresponden a ladensidad relativa del agua.

7 Muestreo

Las muestras de suelo se deben obtener de acuerdo con lo indicado por la EspecificaciónTécnica correspondiente en el caso de controles de obra, o lo indicado por el profesionalresponsable en el caso de una prospección.

NOTA - Ver NCh1508.

8 Tamaño de la muestra

8.1 La muestra de ensayo compuesta por partículas menores que 5 mm debe tener untamaño mínimo, referido a su masa seca, de 25 g cuando se usa el frasco y de 10 gcuando se usa la botella con tapón.

9 Acondicionamiento

9.1 La muestra de ensayo puede estar con su humedad natural o seca en estufa:

a) Muestra de ensayo con su humedad natural

Su masa seca (ms ) se debe determinar y registrar al final del ensayo, evaporandoel agua en estufa a 110ºC ± 5ºC.

Las muestras de suelo arcilloso con su humedad natural deben dispersarse antes decolocar en el frasco empleando el equipo dispersor especificado en el ensayo degranulometría según NCh1533.

NOTA - El volumen mínimo que puede prepararse con el equipo dispersor es tal que se necesita un frasco de500 ml como picnómetro.

NCh1532

5

b) Muestra de ensayo seca en estufa

Se debe secar hasta masa constante en una estufa a 110ºC ± 5ºC, enfriar en unsecador, pesar y registrar su masa seca (ms ). A continuación la muestra debesumergirse en agua destilada por a lo menos 12 h.

NOTA - El secado de ciertos suelos a 110ºC puede extraer humedad de composición o hidratación. En talescasos el secado debe efectuarse con presión de aire reducida y a temperatura más baja (ver NCh1515).

9.2 Cuando se elimina cualquier porción de la muestra original de suelo al preparar lamuestra, debe indicarse en el informe la porción sobre la cual se ha efectuado el ensayo.

10 Ensayo

10.1 Colocar la muestra en el picnómetro, cuidando de evitar pérdidas del material cuandoya se ha determinado su masa seca. Agregar agua destilada cuidadosamente, evitando laformación de burbujas, hasta alcanzar aproximadamente 3/4 de la capacidad del frasco, ola mitad de la capacidad de la botella.

10.2 Remover el aire atrapado por uno de los siguientes procedimientos:

a) someter el contenido a un vacío parcial (presión de aire igual o menor que 13,3 kPa≈ 100 mm Hg). Para evitar un burbujeo excesivo se va aplicando un vacío gradualque se aumenta lentamente hasta el máximo, el cual deberá mantenerse durante15 min, por lo menos, para conseguir un desaireado completo. El picnómetro debeagitarse suavemente para ayudar a la remoción del aire;

b) calentar o hervir por a lo menos 10 min haciendo girar ocasionalmente elpicnómetro para ayudar a la remoción del aire. Posteriormente someter elcontenido a presión de aire reducida;

c) si no se cuenta con sistema de vacío se puede colocar el picnómetro en un bañomaría de glicerina. Por lo general, 10 min de hervor son suficientes para expulsar elaire contenido en el material (ocasionalmente el picnómetro debe girarse paraayudar a la remoción del aire). En este caso, debe esperarse a que el picnómetroalcance nuevamente la temperatura ambiente para proseguir la prueba.

10.3 Tapar el picnómetro con la muestra y cuando corresponda dejar enfriar atemperatura ambiente.

10.4 Agregar agua destilada hasta llenar el picnómetro. Limpiar y secar el exterior con unpaño limpio y seco. Determinar y registrar la masa del picnómetro con la muestra y elagua ( Mm ). Determinar y registrar la temperatura de ensayo del contenido ( tx )aproximando a 1ºC.

NOTA - Es recomendable efectuar dos veces cada prueba a fin de obtener una comprobación.

NCh1532

6


Calcular la densidad de partículas sólidas de acuerdo con la fórmula siguiente:

( )ρ ρωsms

ms Ma Mm tx=

+ −•

en que:

ρs = densidad de partículas sólidas, g/cm3 (kg/!);

ms = masa seca de la muestra de ensayo, g;

Ma = masa del picnómetro más el agua a la temperatura de ensayo, g[este valor debe tomarse de la tabla de valores Ma, preparada deacuerdo con 6 e)];

Mm = masa del picnómetro más la muestra y el agua a la temperatura deensayo, g.

NOTA - La norma ASTM D 854-58 determina un valor adimensional de Specific Gravity, definido como elcuociente entre la densidad del suelo y la densidad del agua a una temperatura determinada (de acuerdo con ladefinición, este valor es una densidad relativa). Cuando se desee determinar este valor, proceder como sigue:

a) para obtener SG respecto del agua a 20ºC, se aplica la fórmula siguiente:

SG tx C SG tx tx Ks

C

20º

20º

= =•ρ

ρωen que:

SG tx C20º = valor de Specific Gravity respecto del agua a 20ºC.

SG tx tx =ms

ms Ma Mm( )+ −

K tx

C=

ρω

ρω20º, este valor se obtiene de la tabla.

b) para obtener SG respecto del agua a 4ºC, se aplica la formula siguiente:

SG tx C SG tx tx rtx

s

C

s

kg4

41

º

º

= = =• ρ ωρ

ρω

ρ

!

en que:

SG tx C4º = valor de Specific Gravity respecto del agua a 4ºC.

ρ ωr tx = densidad relativa del agua a la temperatura del ensayo.

Corresponde a:

ρ ωρω

ρω

ρωr tx

tx

C

tx

kg= =

4 1º !

NCh1532

7

12 Informe


a) resultado del ensayo; b) cualquier información específica relativa al ensayo o al suelo en estudio; c) la referencia a esta norma.




Soil mechanics - Determination of density of solid particles


Descriptores: mecánica de suelos, ensayos, ensayos de suelos, determinación de ladensidad, suelos

CIN 93.020


I


Mecánica de suelos - Relaciones humedad/densidad -Parte 2: Métodos de compactación con pisón de 4,5 kg y460 mm de caída

Preámbulo



Astilleros y Maestranzas de la Armada, ASMAR José A. Reyes A.Cemento El Melón S.A., Depto. de Relaciones Técnicas Armando Soto O.Cemento Polpaico, Depto. de Asesoría Técnica Patricio Downey A.Centro de Estudios, Medición y Certificación deCalidad, CESMEC Ltda. Edwin Party D.Colegio de Arquitectos de Chile Graciana Parodi E.E.C. Rowe y Asociados Enrique C. Rowe M.

Carmen G. Villarroel C.Empresa Nacional de Electricidad S.A., ENDESA Eugenio Garcés V.Instituto Nacional de Normalización, INN Alfredo Cifuentes S.Ministerio de la Vivienda y Urbanismo, Depto. deNormalización Alfonso Herrera A.

Hermes Loyola B.Iván Tironi E.

Ministerio de la Vivienda y Urbanismo, SERVIUMetropolitano Lucio López V.

NCh1534/2

II

Ministerio de Obras Publicas, Dirección de Vialidad Jorge Salgado A.Luis Guzmán Z.Jorge Pentenero B.

Ministerio de Obras Públicas, Servicio Nacional deObras Sanitarias, SENDOS José Petit V.PROSPECTA Ltda. Eduardo Soto F.Sociedad Chilena de Mecánica de Suelos yFundaciones, SOCHIMSYF Andrés Pérez M.Universidad Austral de Chile, Facultad de IngenieríaForestal1) Jorge Gayoso A.Universidad Católica de Valparaíso Raúl Espinace A.Universidad de Concepción, Depto. de Ingeniería Civil Arturo Gutiérrez T.Universidad de Chile, Instituto de Investigaciones yEnsayes de Materiales, IDIEM Horacio Musante H.Universidad Técnica del Estado, Depto. de Obras Civiles Carmen Norambuena P.

Mario Silva Ch.

Esta norma concuerda parcialmente con la norma de la American Society for Testing andMaterials ASTM D 1557-70, Moisture density relations of soils using 10 lb rammer and18 in drop. (American Association State Highway and Transportation Officials StandardAASHTO Nº T 180)

Esta norma ha sido aprobada por el H. Consejo del Instituto Nacional de Normalización, ensesión efectuada el día 20 de Julio de 1979.

Esta norma ha sido declarada Oficial de la República de Chile por Decreto Nº353 de fecha31 de Agosto de 1979, del Ministerio de Vivienda y Urbanismo, publicado en el DiarioOficial Nº30.178 del 01 de Octubre de 1979.

1 ) En representación del Comité Regional de Normalización de Mecánica de Suelos de la X Región.

1




1.1 Esta norma establece el procedimiento para determinar la relación entre la humedad yla densidad de un suelo compactado en un molde normalizado mediante un pisón de 4,5kg en caída libre desde una altura de 460 mm, con una energía específica decompactación de 2,67 J/cm3 (≈ 27,2 kgf cm/cm3).

NOTAS

1) Este procedimiento se denomina usualmente Ensayo Proctor modificado. 2) En aquellos suelos que no permiten obtener una curva definida de relación humedad/densidad y en

aquellos que contengan menos de un 12% de partículas menores que 0,080 mm (≈ ASTM Nº200), serecomienda determinar complementariamente la densidad máxima de acuerdo con la NCh1726 e informarlos resultados de ambos ensayos.

1.2 Se especifican cuatro alternativas de procedimiento:

a) método A - molde de 100 mm de diámetro: material de suelo que pasa por el tamizNCh de 5 mm;

b) método B - molde de 150 mm de diámetro: material de suelo que pasa por el tamiz

NCh de 5 mm; c) método C - molde de 100 mm de diámetro: material de suelo que pasa por el tamiz

NCh de 20 mm; d) método D - molde de 150 mm de diámetro: material de suelo que pasa por el tamiz

NCh de 20 mm.

NCh1534/2

2

1.3 El método que haya que emplear debe indicarse en las especificaciones para elmaterial que debe ensayarse. Si no se especifica debe regirse por las indicaciones delmétodo A.

2 Referencias

NCh179 Mecánica de suelos - Símbolos, unidades y definiciones.NCh1022 Tamices de ensayo de tela de alambre y de plancha perforada –

Dimensiones nominales de abertura.NCh1508*) Mecánica de suelos - Guía para la investigación y el muestreo.NCh1515 Mecánica de suelos - Determinación de la humedad.NCh1532 Mecánica de suelos - Determinación de la densidad de partículas

sólidas.NCh1726 Mecánica de suelos - Determinación de la densidad relativa.

*) En preparación.

3 Aparatos

3.1 Moldes metálicos y de forma cilíndrica, pueden estar constituidos por una piezacompleta o hendida por una generatriz o bien por dos piezas semicilíndricas ajustables.

El molde debe contar con un collar separable de aproximadamente 60 mm de altura.

El conjunto de molde y collar debe estar construido de modo que puedan ajustarsefirmemente a una placa base.

Optativamente puede estar provisto de un dispositivo para extraer las muestrascompactadas en el molde (extrusor).

Los moldes deben tener las dimensiones y capacidad volumétrica que se indican:

3.1.1 Molde de 100 mm de diámetro nominal, con una capacidad (V) de 0,944 ±0,008 !, con un diámetro interno de 101,6 ± 0,4 mm y una altura de 116,4 ± 0,1 mm.(Ver figura 1).

3.1.2 Molde de 150 mm de diámetro nominal, con una capacidad (V) de 2,124 ±0,021 !, con un diámetro interno de 152,4 ± 0,7 mm y una altura de 116,4 ± 0,1 mm.(Ver figura 2).

3.2 Pisón metálico, con una cara circular de 50 ± 0,2 mm de diámetro y con una masa de4 500 ± 10 g. Debe estar equipado con una guía tubular para controlar la altura de caídaa 460 ± 2 mm.

NCh1534/2

3

La guía debe tener a lo menos cuatro perforaciones no menores que 10 mm ubicadas a20 mm de cada extremo, separadas en 90º entre sí y dejar una holgura suficiente para norestringir la libre caída del pisón.

NOTA - Se pueden emplear otros tipos de pisón siempre que se obtenga la misma energía específica decompactación y siempre que se calibre con varios tipos de suelo de modo de obtener los mismos resultados derelación humedad/densidad.

3.3 Probetas graduadas, una con 500 cm3 de capacidad graduada a 5 cm3 y otra de250 cm3 de capacidad graduada a 2,5 cm3.

3.4 Balanzas, una con 10 kg de capacidad y una precisión de 5 g y otra con 1 kg decapacidad y una precisión de 0,1 g.

3.5 Estufa, con temperatura regulable y circulación de aire.

3.6 Regla de acero, de 300 mm de largo y con un canto biselado.

3.7 Tamices, de 50, 20 y 5 mm de abertura nominal y de acuerdo con la NCh1022.

NOTA - Corresponden aproximadamente a los tamices ASTM de 2”, 3/4” y Nº4 respectivamente.

3.8 Herramientas de mezclado, paila para mezclado, cuchara, llana, espátula, etc. o undispositivo mecánico para mezclado.

4 Calibración del molde

4.1 Pesar y registrar la masa del molde vacío sin collar (mm), aproximando a 1 g.

4.2 Determinar la capacidad volumétrica del molde como sigue:

a) colocar glicerina u otro material impermeabilizante en la unión entre el cilindro y laplaca base y ajustarlos firmemente sin el collar;

b) colocar el molde sobre una base firme, plana y horizontal; c) llenar el molde con agua a temperatura ambiente y enrasar con una placa de vidrio,

eliminando burbujas de aire y el exceso de agua; d) determinar la masa de agua que llena el molde (mw) aproximando a 1 g; e) medir la temperatura del agua y determinar su densidad (ρw) de acuerdo con la

tabla 1, interpolando si fuere necesario;

NCh1534/2

4

Tabla 1 – densidad del agua según su temperatura

Temperaturaº C

Densidadkg/m3 (g/!!!!)

16 999,09

18 998,59

20 998,20

23 997,54

26 996,78

29 995,94

f) determinar y registrar la capacidad volumétrica aproximando a 1 cm3 (1 ml),dividiendo la masa de agua que llena el molde por su densidad: V = mw/ρw.

5 Extracción de muestras

Las muestras se deben obtener de acuerdo con lo indicado por la especificación técnicacorrespondiente en el caso de controles de obra, o lo indicado por el profesionalresponsable en el caso de una prospección.

NOTA - Ver NCh1508.

6 Preparación de muestras

6.1 Secar la muestra al aire o en estufa a una temperatura menor que 60ºC hasta que sevuelva desmenuzable. Disgregar entonces los terrones evitando reducir el tamaño naturalde las partículas.

6.2 Pasar por el tamiz de 5 mm para los métodos A y B y el tamiz de 20 mm para losmétodos C y D, respectivamente. Descartar el material retenido.

NOTA - Si en el método D (molde de 150 mm) es conveniente mantener el porcentaje de material grueso (quepasa por el tamiz de 50 mm y retenido en el tamiz de 5 mm) del material original, proceder como sigue:

- determinar por tamizado el porcentaje de material que pasa por el tamiz de50 mm y retenido en el tamiz de 20 mm;

- reemplazar dicho material por una masa igual de material que pasa por el tamiz de

20 mm y retenido en 5 mm, tomada de la porción no utilizada del material original; - cuando con este reemplazo no se obtenga una curva bien definida de relación

humedad/densidad se debe determinar complementariamente la densidad máxima deacuerdo con la NCh1726 e informar ambos resultados.

NCh1534/2

5


Del material preparado según el capítulo 5, obtener un tamaño de muestra de ensayo deacuerdo con la tabla 2.

Tabla 2 - Tamaño de la muestra de ensayo

Moldemm

Método Masa mínima dela muestra

g

Masa aproximada defracción de muestra

para cada determinacióng

100 A y C 15 000 3 000

150 B y D 30 000 6 000


8.1 Homogeneizar el material de la muestra de ensayo y separar en cinco fracciones deltamaño indicado en la tabla 2.

8.2 Mezclar completamente cada fracción por separado con agua suficiente para que lashumedades alcanzadas por las cinco fracciones varíen aproximadamente dos puntosporcentuales entre sí y que se distribuyan alrededor de la humedad óptima (wo)

8.3 Curar cada fracción durante el tiempo necesario para que las fases líquida y sólida semezclen homogéneamente.

NOTA - En suelos de alta plasticidad este plazo no debe ser menor de 24 h. En suelos de baja plasticidad esteplazo puede ser mucho menor y, en ciertos casos, puede eliminarse.

9 Ensayo

9.1 Colocar el molde con su collar sobre una base firme, plana y horizontal (tal como laprovista por un cubo o cilindro de hormigón de 90 kg o más).

9.2 Llenar el molde con una de las fracciones de muestra como sigue:

a) colocar una capa de material de aproximadamente un quinto de la altura del moldemás el collar;

b) compactar la capa con 25 golpes de pisón uniformemente distribuidos en el molde de

100 mm (métodos A y C) y 56 golpes en el molde de 150 mm (métodos B y D); y c) repetir cuatro veces las operaciones a) y b) escarificando ligeramente las superficies

compactadas antes de agregar una nueva capa. Al compactar la última capa debequedar un pequeño exceso de material por sobre el borde del molde.

NCh1534/2

6

9.3 En seguida de compactar, retirar el collar y enrasar cuidadosamente con la regla alnivel del borde del molde. Los agujeros superficiales, resultantes de la remoción departículas gruesas en el enrasado, deben retaparse con material más fino.

9.4 Pesar el molde con el suelo compactado. Restar la masa del molde determinando lamasa de suelo compactado que llena el molde (m). Registrar aproximando a 1 g.

9.5 Determinar la densidad húmeda del suelo compactado (ρh) dividiendo la masa de suelocompactado que llena el molde por la capacidad volumétrica del molde:

V

mP h =

Registrar aproximando a 0,01 g/cm3 (0,01 kg/!).

9.6 Retirar el material del molde y extraer dos muestras representativas del suelocompactado. Colocar en recipientes herméticos y efectuar dos determinaciones dehumedad de acuerdo con la NCh1515. Registrar el promedio de ambas determinacionescomo humedad del suelo compactado ( w ).

9.7 Repetir las operaciones 9.2 a 9.6 con cada una de las fracciones restantes hasta quehaya un decrecimiento en la densidad húmeda del suelo, con un mínimo de cincodeterminaciones. El ensayo se debe efectuar desde la condición más seca a la condiciónmás húmeda.


10.1 Densidad seca

Calcular la densidad seca del suelo compactado para cada determinación de acuerdo conla fórmula siguiente, aproximando a 0,01 g/cm3 (0,01 kg/!):

100

100

+=

wh

d

ρρ

en que:

dρ = densidad seca del suelo compactado, g/cm3 (kg/!);

hρ = densidad húmeda del suelo compactado, g/cm3 (kg/!);

w = humedad del suelo compactado, %.

NCh1534/2

7

10.2 Relación humedad/densidad

10.2.1 Construir un gráfico con la densidad seca del suelo compactado como ordenada yla humedad como abscisa.

NOTA - Se recomienda incluir en el gráfico la curva paramétrica correspondiente al 100% de saturación para ladensidad de partículas sólidas del suelo ensayado, determinada según la NCh1532.

10.2.2 Registrar los puntos correspondientes a cada determinación y construir una curvaconectando dichos puntos.

10.2.3 Expresar la humedad óptima (wo) como la correspondiente al punto máximo de lacurva.

10.2.4 Expresar la densidad seca máxima ( dP máx.) como la correspondiente a lahumedad óptima.

11 Informe


a) método empleado (modificado A, B, C o D); b) humedad óptima; c) densidad seca máxima; d) en método C y D indicar el % de material retenido en 20 mm y su descarte o

reemplazo; e) cualquier información específica respecto al ensayo o al suelo en estudio; f) la referencia a esta norma.

NCh1534/2

8

Dimensiones en mm

Figura 1 - Molde de 100 mm de diámetro nominal

NCh1534/2

9

Dimensiones en mm

Figura 2 - Molde de 150 mm de diámetro nominal




Soil mechanics - Moisture density relations - Part 2: Compaction methods with 4,5 kgrammer and 460 mm drop


Descriptores: mecánica de suelos, suelos, ensayos de suelos, ensayos de compactaciónde suelos

CIN


I


Mecánica de suelos - Determinación de las densidadesmáxima y mínima y cálculo de la densidad relativa ensuelos no cohesivos

Preámbulo



Cemento MELON S.A., Depto. Asesoría Técnica Armando Soto O.Centro de Estudios, Medición y Certificación de Calidad,CESMEC Ltda. Henrique Scarella H.Consultoría en Mecánica de Suelos Issa Kort K.E.C. Rowe y Asociados Enrique C. Rowe M.Empresa Nacional del Petróleo, ENAP Pedro Carvajal A.Instituto de Investigaciones Geológicas Gloria Valenzuela B.Instituto Nacional de Capacitación, INACAP Rubén Figueroa G.Instituto Nacional de Normalización, INN Alfredo Cifuentes S.Ministerio de la Vivienda y Urbanismo, MINVU,División de Desarrollo Urbano Jaime Téllez T.Ministerio de la Vivienda y Urbanismo, MINVU, DivisiónPolítica Habitacional, Depto. de Normalización

Eduardo Cuevas O.Alfonso Herrera A.

Ministerio de la Vivienda y Urbanismo, MINVU, SERVIUMetropolitano Walter Soto S.

NCh1726

II

Ministerio de Obras Públicas, Dirección de Vialidad Pablo Gutiérrez D.Jorge Salgado A.

Ministerio de Obras Públicas, Servicio Nacional de ObrasSanitarias, SENDOS José Petit V.Particular Eduardo Soto F.Particular Francisco Dick V.Particular Miguel Sandor E.Sociedad Chilena de Mecánica de Suelos y Fundaciones,SOCHIMSYF Andrés Pérez M.Universidad Católica de Chile Guido Concha G.Universidad Católica de Chile, Ingeniería Estructural Arturo Morales M.Universidad Católica de Valparaíso, Escuela deConstrucción Civil Raúl Espinace A.Universidad de Concepción, Escuela de Ingeniería Arturo Gutiérrez T.Universidad de Chile, Sede Valparaíso, Depto. deTecnologías Eduardo Cruzat F.Universidad Técnica del Estado, Depto. Obras Civiles Carmen Norambuena P.

Gerardo M. Silva Ch.Universidad Técnica del Estado, Sede La Serena,Construcción Civil Mario Aguilera L.

Esta norma concuerda totalmente con la norma de la AMERICAN SOCIETY FOR TESTINGAND MATERIALS ASTM D 2049 - 69.

Esta norma ha sido aprobada por el Consejo del Instituto Nacional de Normalización, ensesión efectuada el día 13 de junio de 1980.

Esta norma ha sido declarada Oficial de la República de Chile por Decreto Nº 286 defecha 03 de octubre de 1980, del Ministerio de la Vivienda y Urbanismo, publicado en elDiario Oficial Nº 30.797 de fecha 23 de octubre de 1980.

1




1.1 Esta norma establece un procedimiento para determinar las densidades secas máximay mínima de suelos no cohesivos, no cementados, de flujo libre, con un tamaño máximonominal hasta 80 mm y que contienen hasta un 12% en masa de partículas menores que0,080 mm.

NOTA - En general se recomienda aplicar este procedimiento a aquellos suelos que, cumpliendo con 1.1,tengan un IP igual o menor que 5, determinado de acuerdo con NCh1517/2.

1.2 Esta norma es aplicable a suelos para los cuales la compactación por impacto noproduce una curva bien definida de relación humedad densidad y en los cuales la densidadmáxima por impacto resulta generalmente menor que la obtenida por métodos vibratorios.

1.3 Esta norma determina la densidad máxima mediante compactación por vibrado y ladensidad mínima mediante vaciado.

1.4 Esta norma indica además el procedimiento para calcular la densidad relativa (índicede densidad).

NOTA - Se recomienda emplear el término índice de densidad de acuerdo con el listado de la SociedadInternacional de Mecánica de Suelos y Trabajos de Fundaciones (SIMSTF).

NCh1726

2

2 Referencias

NCh179 Mecánica de suelos - Símbolos, unidades y definiciones.NCh15081) Mecánica de suelos - Guía para la investigación y muestreo de

suelos y rocas.NCh1516 Mecánica de suelos - Determinación de la densidad en el terreno -

Método del cono de arena.NCh1517/1 Mecánica de suelos - Límites de consistencia - Parte 1:

Determinación del límite líquido.NCh1517/2 Mecánica de suelos - Límites de consistencia - Parte 2:

Determinación del límite plástico.NCh1532 Mecánica de suelos - Determinación de la densidad de partículas

sólidas.

3 Terminología

3.1 índice de densidad (densidad relativa): estado de compacidad de un suelo conrespecto a los estados más sueltos y más densos obtenidos mediante los procedimientosde laboratorio descritos en este método.

3.2 densidad máxima: densidad de un suelo en el estado más denso obtenible segúnensayo normal.

3.3 densidad mínima: densidad de un suelo en el estado más suelto obtenible segúnensayo normal.

3.4 Otros términos aparecen definidos en NCh179.

4 Aparatos

4.1 Aparato de compactación, compuesto por los siguientes elementos (ver figura 1):

4.1.1 Mesa vibradora, de acero, con cubierta vibradora de aproximadamente750 x 750 mm, apoyada sobre amortiguadores y accionada por un vibradorelectromagnético. El vibrador debe ser semisilencioso y con una masa igual o mayor que45 kg. Debe tener una frecuencia de 3660 vibraciones/min y una amplitud de vibradovertical entre 0,05 y 0,64 mm bajo una carga de 1 112 N (≈ 111,2 kgf).

4.1.2 Moldes metálicos, con una capacidad nominal de 2,8 y 14,2 litros respectivamente.Deben cumplir con los requisitos dimensionales de figura 2.

4.1.3 Tubos guía, metálicos, ajustables a cada tipo de molde. Con un sistema de ajusteconsistente en tres juegos de tornillos, dos de los cuales deben tener tuercas de fijación.(Ver figura 3).

1) En preparación.

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3

4.1.4 Placas base

Una placa de acero de 12,5 mm de espesor para cada tamaño de molde. (Ver figura 4).

4.1.5 Sobrecargas

Una para cada tamaño de molde. La masa total de la sobrecarga y su correspondienteplaca debe ser equivalente a 14 kPa para el molde en uso. (Ver figura 4).

4.1.6 Manilla

Una para cada placa base. (Ver figura 3).

4.1.7 Sujeción del calibre. (Ver figura 3).

4.1.8 Calibre

Deformómetro, comparador con indicador de dial, con un recorrido de 50 mm ygraduaciones de 0,01 mm.

4.1.9 Barra de calibración, de metal de 75 x 305 mm x 3 mm.

4.1.10 Aparatos de vaciado

Embudos de 12,5 mm y 25 mm de diámetro por 150 mm de largo, con descargacilíndrica. La boca de carga debe tener los bordes pestañados y contar con tarros demetal ajustables, de 150 mm de diámetro por 300 mm de altura.

4.1.11 Bandejas de mezclado

De dos tamaños: una de aproximadamente 900 mm x 600 mm x 10 mm y la otraaproximadamente 400 mm x 400 mm x 50 mm.

4.1.12 Balanzas

Una de 100 kg de capacidad con una precisión de 100 g y otra de 20 kg de capacidadcon una precisión de 1 g.

4.1.13 Aparejo de izar

Cuerda, cadena o cable que soporte a lo menos 1 400 N (140 kgf) de carga y roldana.

4.1.14 Herramientas y accesorios

Una pala, una poruña, una brocha, un contador de tiempo o cronómetro que indiqueminutos y segundos, una regla metálica de 400 mm, un micrómetro de 0 a 25 mm conuna precisión de 0,01 mm, y un pie de metro.

NCh1726

4

5 Calibración

5.1 Determinación del volumen del molde

Efectuar mediante uno de los procedimientos siguientes:

5.1.1 Por medición directa

Determinar la altura y el diámetro interior promedio del molde aproximando a 0,1 mm.Calcular y registrar el volumen interno del molde aproximando a 1 cm3 (1 ml).

Calcular y registrar el área promedio de la sección interna del molde aproximandoa 0,1 cm2.

5.1.2 Por llenado con agua:

a) colocar el molde sobre una superficie firme, plana y horizontal;

b) llenar el molde con agua a temperatura ambiente y enrasar con una placa de vidrio,eliminando burbujas de aire y el exceso de agua;

c) determinar la masa de agua que llena el mode (mw) aproximando a 1 g;

d) medir la temperatura del agua y determinar su densidad pw de acuerdo con latabla 1, interpolando si fuera necesario;

Tabla 1 - Densidad del agua según su temperatura

Temperatura ºCDensidad

g/cm3 (kg/l)16 0,999 09

18 0,998 59

20 0,998 20

23 0,997 54

26 0,996 78

29 0,995 94

e) determinar y registrar la capacidad volumétrica (Vc) aproximando a 1 cm3 (1 ml),dividiendo la masa de agua que llena el molde por su densidad Vc = mw/ρw.

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5

5.2 Lectura inicial del calibre

Determinar y registrar los espesores de la placa base y la barra de calibración,aproximando a 0,01 mm.

Colocar la barra de calibración sobre el molde, a lo largo del diámetro que pasa por el ejede los anclajes guía.

Insertar la sujeción del calibre en cada uno de los anclajes guía, con el vástago del calibresobre un extremo de la barra de calibración y en el eje de los anclajes guía.

La sujeción del calibre debe colocarse siempre en la misma posición en los anclajes guía,mediante marcas de referencia en las guías y en la sujeción.

Obtener seis lecturas del calibre, tres en cada lado, y determinar el promedio de las seislecturas.

Computar y registrar la lectura inicial del calibre (Li) sumando el espesor de la placa basemás el promedio de las seis lecturas, y restando el espesor de la barra de calibración, conaproximación a 0,01 mm.

NOTA - La lectura inicial es constante para cada combinación de medida y placa base.

5.3 Determinación de la masa inicial del molde

Pesar y registrar la masa del molde vacío aproximando a 100 g para el molde de14,2 litros y a 1 g para el molde de 2,8 litros.

6 Muestreo

Las muestras de suelo para los ensayos que se indican en esta norma se deben obtenerde acuerdo con lo indicado por la Especificación Técnica correspondiente en el caso decontroles de obra, o lo indicado por el profesional responsable en el caso de unaprospección.

NOTA - Ver NCh1508.

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6


7.1 Obtener una muestra de ensayo representativa del tamaño indicado en tabla 2, deacuerdo con el tamaño máximo nominal de partículas del suelo en estudio.

Tabla 2 - Tamaño de la muestra de ensayo

Tamaño máximo nominal de partículas, Dn

mmTamaño mínimo de la muestra de ensayo

kg80 45

40 10

20 10

10 10

5 10


8.1 Secar la muestra a 110 ± 5 ºC y pasar por un tamiz de abertura suficientementepequeña para romper todas las partículas de suelo débilmente cementadas.

9 Determinación de la densidad mínima

(Correspondiente a índice de huecos máximo).

9.1 Seleccionar el aparato de llenado y el molde según tabla 3, de acuerdo con el tamañomáximo nominal de partículas.

Tabla 3 - Aparato de llenado y molde

Tamaño máximo nominal de partículasmm

Aparato de llenado para densidadmínima

Capacidad nominal de moldel

80 Pala o poruña 14,2

40 Poruña 2,8

20 Poruña 2,8

10 Embudo de 25 mm 2,8

5 Embudo de 12,5 mm 2,8

9.2 Colocar el molde sobre una superficie firme, plana y horizontal. Llenar el molde conmaterial de la muestra acondicionada y enrasar mediante uno de los procedimientossiguientes, según el tamaño máximo nominal de partículas del suelo en estudio, yevitando golpear y/o vibrar el molde.

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9.2.1 Tamaño máximo nominal igual o menor que 10 mm:

a) colocar el material en el molde tan suelto como sea posible, vaciándolo en un flujoconstante y ajustando la altura de la descarga de modo que la caída libre del suelo seade 25 mm. Simultáneamente mover el embudo en espiral desde la pared del moldehacia el centro, a fin de formar una capa de espesor uniforme sin segregación. Llenarhasta aproximadamente 25 mm por sobre el borde del molde; y

b) enrasar el material excedente mediante una pasada continua con la regla de aceroprocurando no compactar el material. Si no se remueve todo el material excedentedebe efectuarse una pasada adicional.

9.2.2 Tamaño máximo nominal mayor que 10 mm:

a) colocar el material en el molde de modo que se deslice, en lugar de caer, sobre elfondo del molde o el material previamente colocado. Al efecto, colocar el aparato dellenado tan cerca como sea posible y, si es necesario, sujetar con la mano laspartículas mayores para impedir que rueden fuera. Llenar hasta aproximadamente 25mm por sobre el borde del molde; y

b) enrasar el material excedente efectuando una pasada continua con la regla de acero(y ayudándose con los dedos, cuando sea necesario) de modo que cualquier leveproyección de las partículas mayores por sobre el borde del molde compenseaproximadamente los huecos superficiales mayores.

9.3 Pesar el molde con el suelo, determinar y registrar la masa seca del suelo que llena elmolde (ms) aproximando a 100 g para el molde de 14,2 litros y a 1 g para el molde de2,8 litros.

9.4 Repetir los pasos anteriores hasta obtener tres o más resultados consistentes.Registrar el valor más bajo conseguido.

10 Determinación de la densidad máxima

(Correspondiente a índice de huecos mínimo).

Determinar mediante uno de los procedimientos siguientes:

10.1 Método seco:

a) mezclar el material de la muestra acondicionada para obtener una distribuciónhomogénea de las partículas con la menor segregación posible;

b) colocar el tubo guía sobre el borde del molde y ajustar el sistema de fijación de modoque la pared interna del tubo quede alineada con la pared interna del molde;

c) ajustar las dos tuercas de fijación en sus respectivos tornillos. Soltar el tornillorestante y retirar el tubo guía;

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d) llenar el molde por el procedimiento establecido en 9.2.1 ó 9.2.2 según corresponda;

NOTA - Normalmente se emplea el mismo molde lleno con suelo con el que se determinó la densidadmínima.

e) fijar el tubo guía al molde y colocar la placa base sobre la superficie del suelo. Colocarla sobrecarga encima de la placa base (empleando el aparejo de izar en el caso delmolde de 14,2 litros);

f) colocar el control del vibrador a la amplitud máxima y vibrar el molde cargado duranteun período de 8 min. Retirar la sobrecarga y el tubo guía;

NOTA - En algunos casos es posible obtener una densidad mayor aplicando amplitudes de vibraciónmenores que la máxima.

g) obtener y registrar dos lecturas del calibre, una en cada lado de la placa base.Determinar y registrar el promedio de ambas lecturas (Lf) aproximando a0,01 mm;

h) pesar el molde con el suelo. Determinar y registrar la masa seca del suelo que llena elmolde (ms) aproximando a 100 g para el molde de 14,2 litros y a 1 g para el molde de2,8 litros;

NOTA - Si se emplea el mismo molde lleno con suelo con el que se determinó la densidad mínima, aplicarla misma (ms) del punto 9.3, a menos que se pierda una cantidad apreciable de finos durante la vibración.

i) repetir los pasos anteriores hasta obtener tres o más resultados consistentes.Registrar el valor más alto conseguido.

10.2 Método húmedo

a) el método húmedo puede efectuarse sobre el material de la muestra acondicionada alcual se agrega suficiente agua o, si se prefiere, sobre el suelo húmedo del terreno. Sise agrega agua al suelo seco, dejar transcurrir un período mínimo de remojo de ½ h;

b) llenar el molde con suelo húmedo por medio de una poruña o pala. Agregar la cantidadde agua suficiente para que una pequeña cantidad de agua libre se acumule sobre lasuperficie del suelo durante el llenado;

NOTA - La cantidad correcta de agua puede estimarse de acuerdo con el índice de huecos a la densidadmáxima esperada o por experimentación con el suelo.

c) durante y justo después del llenado del molde vibrar el suelo por un período total de 6min, cuidando de reducir la amplitud del vibrador tanto como sea necesario para evitarque se agite excesivamente. Durante los minutos finales de este vibrado remover elagua que aparezca sobre la superficie del suelo;

d) armar el conjunto de tubo guía, placa base y sobrecarga de acuerdo con 10.1 e);

NCh1726

9

d) vibrar el molde cargado durante un período de 8 min. Retirar la sobrecarga y el tuboguía. Obtener y registrar dos lecturas del calibre, una en cada lado de la placa,determinar y registrar el promedio de ambas lecturas (Lf) aproximando a 0,01 mm;

e) retirar cuidadosamente el total de la muestra de suelo que llena el molde y secar hastamasa constante. Pesar y registrar la masa seca del suelo que llena el molde (ms)aproximando a 100 g para el molde de 14,2 litros y a 1 g para el molde de 2,8 litros; y

g) repetir los pasos anteriores hasta obtener tres o más resultados consistentes.Registrar el valor más alto conseguido.

NOTA - Aunque el método seco asegura resultados en un período más breve, en algunos suelos seobtiene una densidad máxima mayor en estado saturado. Al comienzo de un programa de ensayos, ocuando hay un cambio notorio de materiales, el ensayo de densidad máxima debe efectuarse en ambascondiciones, seca y húmeda, para determinar con cual de las dos se obtiene la mayor densidad máxima.Si la mayor densidad en más de 1% se obtiene con el método húmedo, en los ensayos sucesivos debeseguirse con este mismo método.


11.1 Calcular la densidad seca mínima en g/cm3 (kg/l) de acuerdo con la fórmulasiguiente, aproximando a 0,01 g/cm3.

V

mmin s=

ρ

en que:

minρ = densidad seca mínima, g/cm3 (kg/l);

ms = masa seca del suelo que llena el molde, g; y

V = capacidad volumétrica del molde, cm3.

11.2 Calcular la densidad seca máxima en g/cm3 (kg/l) de acuerdo con la fórmulasiguiente, aproximando a 0,01 g/cm3.

c

s

V

m=máx

ρ

en que:

máxρ = densidad seca máxima, g/cm3 (kg/l);

ms = masa seca del suelo que llena el molde, g; y

Vc = volumen del suelo compactado, de acuerdo con la fórmula siguiente,aproximando a 1 cm3.

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10

Α⋅−

−=10

)( fLiLVcV

en que:

Li = lectura inicial del calibre, mm;

L f = lectura final del calibre, mm; y

Α = área seccional del molde en cm2.

11.3 Densidad del suelo en el terreno

Se debe determinar por el método del cono de arena, de acuerdo con NCh1516.

NOTA - Alternativamente puede determinarse por el método del balón de goma o por métodos nucleares. Entanto se elaboran las Normas chilenas correspondientes pueden aplicarse provisoriamente las NormasASTM D 2167 Test for Density of Soil in Place by the Rubber-Balloon Method o ASTM D 2922 Density of Soilin Place by Nuclear Methods, respectivamente.

11.4 Indice de densidad

Calcular el índice de densidad como porcentaje de acuerdo a la fórmula siguiente:

[ ] 100)(/)( ⋅−−= minmaxdmindmaxDI ρρρρρρ

en que:

DI = índice de densidad, %;

dρ = densidad del suelo en el terreno, g/cm3 (kg/l);

mínρ = densidad seca mínima, g/cm3 (kg/l); y

.máxρ = densidad seca máxima, g/cm3 (kg/l).

NOTA - El índice de densidad puede expresarse también en términos del índice dehuecos, de acuerdo con la fórmula siguiente:

[ ] 100)/()( máxmáx ⋅−−= minD eeeeI

en que:

máxe = índice máximo de huecos, %;

e = índice de huecos del suelo en el terreno, %; y

míne = índice mínimo de huecos, %.

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11

Para valorar los índices de huecos se determina previamente la densidad de partículassólidas de acuerdo con NCh1532.

12 Informe

El informe debe incluir lo siguiente:

a) método empleado para la densidad mínima (embudo o poruña);

b) método empleado para la densidad máxima (seco o húmedo);

c) tamaño del molde;

d) densidad mínima y densidad máxima;

e) densidad en el terreno indicando el procedimiento empleado;

f) densidad relativa;

g) cualquier información específica relativa al ensayo o al suelo en estudio; y

h) la referencia a esta norma.

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12


Figura 1 - Conjunto de aparatos (con molde de 2,8 l)

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13

Tamaño nominal delmolde l

Dimensiones (mm)

A B C D E F 2,8 152,4 155,2 180,4 165,1 12,7 28,614,2 279,4 230,9 307,4 241,3 15,9 50,8

Figura 2 - Detalle de moldes

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14


NOTAS

1. Esta pieza debe ser una placa de acero con una sección de 38 mm x 12,5 mm y la longitud necesariapara producir las dimensiones indicadas desde el interior del tubo guía. Soldar tres sistemas de ajusteigualmente espaciados al tubo guía.

2. Ver la tabla siguiente:

Tamañonominal del

molde, l

Amm

Bmm

Tubo guía, mm

Diámetro int. Espesor Alto2,8 12,7 34,9 152,4 6,4 30514,2 15,9 38,1 279,4 9,5 203

3. Estas dimensiones deben cambiarse para fijar el calibre empleado.

Figura 3 - Detalles

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15

Tamaño nominal delmolde, l

Dmm

Hmm

Tubomm

Masa totalkg

2,8 150,8 228,6 101,6 25,9 ± 0,214,2 276,2 152,4 254,0 86,2 ± 0,4

NOTAS

1. Todas las placas deben ser de 12,5 mm de espesor.

2. Las placas superiores de la sobrecarga pueden ser cortadas con soplete pero sus cantos deben serpulidos tan lisos como sea posible. Las placas base deben ser rectificadas al diámetro especificado.

3. Las manillas de las sobrecargas deben tener la misma forma que las de la placa base.

Figura 4 - Placa base y sobrecarga




Soil mechanics - Determination of maximum densities and calculation of relative densityon cohesionless soils


Descriptores: mecánica de suelos, ensayos, densidad, compactación

CIN 93.020

COPYRIGHT © 1980: INSTITUTO NACIONAL DE NORMALIZACION - INN * Prohibida reproducción y venta *Dirección : Matías Cousiño Nº 64, 6º Piso, Santiago, ChileWeb : www.inn.clMiembro de : ISO (International Organization for Standardization) • COPANT (Comisión Panamericana de Normas Técnicas)

I


Mecánica de suelos - Determinación de la razón desoporte de suelos compactados en laboratorio

Preámbulo



Cemento Cerro Blanco de Polpaico S.A, Depto.Asistencia Técnica Patricio Downey A.Instituto Nacional de Normalización, INN Alfredo Cifuentes S.Ministerio de la Vivienda y Urbanismo,Depto. de Normalización Simón Cuevas C.Ministerio de la Vivienda y Urbanismo,SERVIU Metropolitano Lucio López V.Ministerio de Obras Públicas,Dirección de Vialidad

Pablo Gutiérrez D.Jorge Salgado A.

TECNOLAB Mario Quintana M.Universidad del Norte Vicente Pérez E.Universidad Técnica del Estado,Facultad de Ingeniería,Depto. de Obras Civiles Gerardo M. Silva Ch.Universidad Técnica del Estado,Sede la Serena, Construcción Civil J. Mario Aguilera L.Universidad Técnica del Estado,Sede Temuco, Construcción Civil Italo Cicarelli S.

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II

Esta norma concuerda con la norma de la American Society for Testing and MaterialsASTM D 1883 - 73 “Standard test method for bearing ratio of laboratory-compactedsoils”.

Esta norma ha sido aprobada por el H. Consejo del Instituto Nacional de Normalización, ensesión efectuada el 20 de Marzo de 1981.

Esta norma ha sido declarada Oficial de la República de Chile por Decreto Nº 74 de fecha16 de Abril de 19 del Ministerio de Vivienda y Urbanismo, publicado en el Diario OficialN°30964 del 14 de Mayo de 1981.

1




1.1 Esta norma establece un procedimiento para determinar la razón de soporte de lossuelos compactados y ensayados en laboratorio, comparando la carga de penetración enel suelo con la correspondiente a un material normalizado.

NOTA - Este procedimiento se denomina usualmente Ensayo CBR (por California Bearing Ratio).

1.2 Esta norma se aplica a la evaluación de la calidad relativa de suelos de subrasante,pero también es aplicable a materiales de sub-base y a algunos materiales de base.

1.3 Este ensayo es aplicable a suelos que contengan solamente una pequeña cantidad dematerial que pasa por el tamiz de 50 mm ( ≈ ASTM 2") y retenido en el tamiz de20 mm ( ≈ ASTM 3/4").

NOTA - En general se recomienda que esta fracción no exceda del 20%.

2 Referencias

NCh1534/1 Mecánica de suelos - Relaciones humedad/densidad-Parte 1: Método de compactación con pisón de 2,5 Kg y 305 mm decaída.

NCh1534/2 Mecánica de suelos - Relaciones humedad/densidad-Parte 2: Métodos de compactación con pisón de 4,5 Kg y 460 mm decaída.

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2

3 Aparatos

3.1 Prensa de ensayo, con una capacidad mínima de 44 KN ( ≈ 4 400 Kgf), equipada conun cabezal o base movible que se desplace a una velocidad uniforme y sin pulsaciones de1,25 mm/min ( ≈ 0,05 pulgadas. Ver nota al párrafo 6.3), para presionar el pisón depenetración en la probeta. El aparato debe estar equipado con un dispositivo indicadorde carga con lecturas de 50 N ( ≈ 5 Kgf) o menos.

3.2 Molde, (Ver figura 1); metálico, cilíndrico con un diámetro interno de 152, 4 ± 0,7mm y una altura de 177, 8 ± 0,1 mm. Debe tener un collar de extensión metálico de50,8 mm de altura y una placa base metálica de 9,5 mm de espesor con perforaciones deun diámetro igual o menor que 1,60 mm.

3.3 Disco espaciador, metálico, cilíndrico, con un diámetro de 150, 8 mm y una altura de61,4 mm.

3.4 Pisón, que cumpla con lo especificado en NCh1534/1 o NCh1534/2. Tambiénpueden utilizarse apisonadores automáticos o el apisonador con pesas deslizables indicadoen figura 2, siempre que el efecto de compactación que ofrecen sea el mismo queproporcionan los pisones normalizados.

3.5 Aparato para medir la expansión, compuesto por:

a) una placa metálica provista de un vástago ajustable de metal, con perforaciones de undiámetro igual o menor que 1,6 mm; y

b) un trípode metálico para sujetar el calibre comparador con indicador de dial (ver

figura 1). 3.6 Cargas; Una carga metálica anular, y varias cargas metálicas ranuradas con una masade 2,27 Kg cada una, de 149,2 mm de diámetro, con una perforación central de 54 mmde diámetro (ver figura 1).

3.7 Pistón de penetración, metálico, de 49,5 mm de diámetro (19,35 cm2 de área) y no

menor que 101 mm de largo. Si desde un punto de vista operacional resultara másventajoso utilizar un pistón de mayor longitud, se puede usar el pistón más largo (verfigura 1).

3.8 Calibre. Dos deformómetros, comparadores con indicador de dial, con graduacionesde 0,01 mm.

3.9 Herramientas y accesorios. Otros aparatos de uso general, tales como un bol paramezclas, reglas, balanzas, depósito para remojar, estufa, papel filtro y platos.

4 Muestras

4.1 Las muestras deben prepararse de acuerdo con NCh1534/1 o NCh1534/2. Se debeindicar en el informe el método empleado.

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3

4.2 Obtener dos o más muestras de ensayo representativas con un tamaño deaproximadamente 4,5 Kg o más en el caso de suelos de grano fino, y de 5,5 Kg o másen el caso de suelos granulares, y mezclar homogéneamente con agua. Si se desea unperíodo de curado, colocar la mezcla en un dispositivo tapado hasta obtener unadistribución uniforme de humedad.

NOTA - En suelos de alta plasticidad el plazo de curado no debe ser menor que 24 h. En suelos de bajaplasticidad este plazo puede ser mucho menor y, en ciertos casos, puede eliminarse.

5 Preparación de la probeta

5.1 Si las muestras de ensayo van a ser sometidas a inmersión, sacar una muestrarepresentativa del material para determinar la humedad al iniciar la compactación, y otramuestra del material restante después de efectuar la compactación. Pesar el materialinmediatamente y secar en estufa a 110 ± 5°C por un mínimo de 12 h o hasta masaconstante.

Cada muestra para determinación de humedad debe tener un tamaño igual o mayor que100 g en el caso de suelos de grano fino e igual o mayor que 500 g para suelosgranulados.

5.2 Si las muestras no se van a someter a inmersión, obtener la muestra paradeterminación de humedad de una de las caras cortadas después de efectuar lapenetración, según se indica en párrafo 6.6.

5.3 Colocar el disco espaciador sobre la placa base. Fijar el molde, con su collar deextensión, sobre dicha placa y colocar un disco de papel filtro grueso sobre el espaciador.Compactar el suelo húmedo en el molde de acuerdo con B o D de las NCh1534/1 oNCh1534/2.

Compactar las muestras a fin de obtener máxima densidad y humedad óptima según losprocedimientos de NCh1534/1 o NCh1534/2.

NOTA - Los ensayos pueden efectuarse sobre el rango de los contenidos de humedad y densidades que seesperan en la construcción.

5.4 Retirar el collar de extensión y enrasar cuidadosamente el suelo compactado con laregla al nivel del borde del molde. Rellenar con material de tamaño menor cualquier huecoque pueda haber quedado en la superficie por eliminación de material grueso.

5.5 Sacar la placa base perforada y el disco espaciador y pesar el molde con el suelocompactado. Restar la masa del molde determinando la masa del suelo compactado (m).Registrar aproximando a 1 g.

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4

5.6 Determinar la densidad de la muestra antes de la inmersión, dividiendo la masa desuelo compactado por la capacidad volumétrica del molde:

V

m=ρ

Registrar aproximando a 0,01 g/cm3 (0,01 Kg/l).

5.7 Colocar un disco de papel filtro grueso sobre la placa base perorada, invertir el moldey fijarlo a la placa base perforada, con el suelo compactado en contacto con el papelfiltro.

NOTA - Cuando hay riesgo de disgregación del suelo compactado en el molde, éste debe pesarse junto con laplaca base. En este caso deben restarse tanto la masa del molde como la de la placa base para determinar m.

5.8 Colocar el vástago ajustable y la placa sobre la probeta de suelo compactado y aplicarcargas hasta producir una sobrecarga igual a la ejercida por el material de base y elpavimento, redondeando a los múltiplos de 2,27 Kg, y en ningún caso debe ser menorque 4,54 Kg.

5.9 Si la muestra va a ser sometida a inmersión, colocar el molde con las cargas en agua,permitiendo el libre acceso del agua a la parte superior e inferior de la probeta. Tomarmediciones iniciales para la expansión o asentamiento y dejar la probeta en remojodurante 96 h.

Mantener la muestra sumergida a un nivel de agua constante durante este período.

NOTA - Para suelos de grano fino o suelos granulares que absorben humedad fácilmente se permite un períodode inmersión más corto, pero no menor que 24 h, si se demuestra mediante ensayo que el período más cortono afecta los resultados.

5.10 Al término del período de inmersión tomar las mediciones finales de la expansión ycalcularla como un porcentaje de la altura inicial de la probeta:

porcentaje de expansión = expansión en mm x 100 116,4

5.11 Sacar el agua libre dejando drenar la probeta a través de las perforaciones de laplaca base durante 15 min. Cuidar de no alterar la superficie de la probeta mientras sesaca el agua. Puede ser necesario inclinar la probeta para sacar el agua superficial.

5.12 Retirar las cargas y la placa base perforada. Pesar el molde con el sueldo.

Restar la masa del molde determinando la masa del suelo compactado después de lainmersión (Mi). Registrar aproximando a 1 g.

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5.13 Determinar la densidad de la muestra después de la inmersión dividiendo la masa delsuelo compactado por la capacidad volumétrica del molde:

V

m ii

=ρ

Registrar aproximando a 0,01 g/cm3 (0,01 Kg/l).

6 Procedimiento

6.1 Colocar sobre la probeta la cantidad suficiente de cargas para producir unasobrecarga igual a la ejercida por el material de base y el pavimento, redondeando amúltiplos de 2,27 Kg, y que en ningún caso debe ser menor que 4,54 Kg. Si la probetaha sido previamente sumergida, la sobrecarga debe ser igual a la aplicada durante elperíodo de inmersión.

Para evitar el solevantamiento del suelo en la cavidad de las cargas ranuradas se colocaen primer lugar la carga anular sobre la superficie del suelo, antes de apoyar el pistón depenetración, y después se colocan las cargas restantes.

6.2 Apoyar el pistón de penetración con la carga más pequeña posible, la cual no debeexceder en ningún caso de 45 N (≈ 4,5Kgf). Colocar los calibres de tensión y deformaciónen cero. Esta carga inicial se necesita para asegurar un apoyo satisfactorio del pistón ydebe considerarse como carga cero para la determinación de la relación carga-penetración.

NOTA - En el caso de emplear anillos deformables, el calibre medidor de profundidad debe estar adosadodirectamente al pistón de penetración y apoyado en el borde del cilindro.

6.3 Aplicar la carga en el pistón de penetración de manera que la velocidad de lapenetración sea de 1,25 mm por minuto.

NOTA - Se puede aplicar alternativamente, una velocidad de 1 mm/min en aquellos tipos de suelo en que edemuestre, a través de ensayos comparativos, que el cambio de velocidad no altera los resultados del ensayo,y dejando expresa constancia en el informe.

6.4 Anotar las lecturas de la carga a intervalos regulares de penetración. Al aplicar lavelocidad de 1,25 mm por minuto, registrar la carga en penetraciones de:

0,63 - 1,25 - 1,9 - 2,5 - 3,1 - 3,75 - 4,4 - 5 - 7,5 - 10,0 - 12,5 milímetros.

NOTAS

1) Para equipos con diales en pulgadas estos intervalos corresponden aproximadamente a: 0,025 - 0,050 -0,075 - 0,100 - 0,125 - 0,150 - 0,175 - 0,200 - 0,300 - 0,400 y 0,500 pulgadas.

2) Al aplicar la velocidad de 1 mm/minuto, es recomendable registrar la carga en penetraciones de : 0,5 - 1,0 -

1,5 - 2,0 - 2,5 - 3,0 - 3,5 - 4 - 4,5 - 5 - 7,5-10,0 y 12,0 milímetros. 3) Con dispositivos de carga operados manualmente puede ser necesario tomar las lecturas de la carga a

intervalos breves (por ejemplo cada 0,5 mm) a fin de controlar la velocidad de penetración.

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6.5 Anota la carga y penetración máxima si esto se produce para una penetración menorque 12,7 mm.

NOTA - Las lecturas de carga a penetraciones de 10,16 mm y 12,7 mm pueden omitirse.

6.6 Sacar el suelo del molde y determinar la humedad de la capa superior en un espesorde 25 mm. Sacar una muestra para determinar la humedad que comprenda toda la alturadel molde si se desea determinar la humedad promedio. Cada muestra paradeterminación de humedad debe tener un tamaño igual o mayor que 100 g en el caso desuelos de grano fino e igual o mayor que 500 g en el caso de suelos granulares.


7.1 Curva de tensión-penetración

Calcular las tensiones de penetración en Mega Pascales (Kgf/cm2) y trazar la curva en ungráfico de tensión-penetración. En algunos casos esta curva puede tomar, inicialmente, laforma cóncava hacia arriba debido a irregularidades de la superficie u otras causas. Endichos casos el punto cero debe corregirse trazando una recta tangente a la mayorpendiente de la curva y trasladando el origen al punto en que esta tangente corta a laabscisa (ver figura 3).

7.2 Razón de soporte

Empleando los valores de tensión corregidos tomados de la curva tensión-penetraciónpara 2,54 mm y 5, 08 mm de penetración, calcular las razones de soporte para cada unade ellas, dividiendo las tensiones corregidas por las tensiones normales 6,9 MPa (≈70Kgf/cm2) y 10,3 MPa ( ≈ 105 Kgf/cm2). Calcular también la razón de soporte para lacarga máxima si la penetración es menor que 5,08 mm, interpolando la tensión normal.

La razón de soporte es, normalmente, la correspondiente a 2,54 mm de penetración.Cuando la razón correspondiente a 5,08 mm es mayor, confirmar el resultado a través dela información obtenida en ensayos previos o, en su defecto, repetir el ensayo. Si losensayos previos o el ensayo de chequeo entregan un resultado similar, emplear la razónde soporte correspondiente a 5,08 mm de penetración.

NOTA - Si se desea obtener los valores de la razón de soporte a penetraciones de 7,62 mm, 10,16 mm y 12,7mm, los valores de tensión corregidos para estas penetraciones deben dividirse por tensiones normales de 13,1MPa (≈133 Kgf/cm2), 15,8 MPa (≈162 Kgf/cm2) y 17,9 MPa ( ≈ 183 Kgf/cm2) respectivamente.

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8 Informe

El informe debe incluir lo siguiente:

a) método empleado para preparar y compactar la probeta (B o D de Nch1534/1 oNCh1534/2);

b) acondicionamiento de la muestra (sumergida o no); c) densidad seca de la muestra antes de la inmersión (g/cm3); d) densidad seca de la muestra después de la inmersión (g/cm3); e) humedad de la muestra:

- antes de la compactación, %- después de la compactación, %- capa superior de 25 mm después de la inmersión, %- promedio después de la inmersión, %;

f) expansión (porcentaje de la altura inicial),%;

g) razón de soporte de la muestra (sumergida o no), %;

h) sobrecarga;

i) cualquier información específica relativa al procedimiento de ensayo o al material ; y

j) la referencia a esta norma.

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Figura 1 – Aparatos CBR(continúa)

Trípode para medir la expansión

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Figura 1 – Aparatos CBR(continuación)

Pistón Disco espaciador Carga ranurada Carga anular

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Manilla para el disco espaciador

Placa metálica y vástago ajustable


Figura 1 – Aparatos CBR(conclusión)

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FIGURA 3 – Corrección de curvas tensión-penetración




Soil mechanics - Determination of bearing ratio of laboratory - Compacted soils


Descriptores: suelos, mecánica de suelos, ensayos, razón de soporte, cbr, compactación

CIN


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86461193 Normas Chilenas de Mecanica de Suelos