ENSAYO DE DENSIDAD DE SITIO

ENSAYO DE DENSIDAD DE SITIOOBJETIVOS.-

Para la presente prctica la cual se denomina Ensayo de Densidad en sitio entre sus objetivos mas principales podemos destacar lo siguiente:

-Como un principal objetivo podemos destacar la importancia que tiene esta prctica de laboratorio la cual nos instruye y nos ayuda a estudiar en forma prctica la obtencin de la gravedad especfica de un suelo sin ninguna clasificacin.

-Otro de los objetivos es el de estudiar los dos mtodos comnmente utilizados para determinar densidades de sitio, bsicamente, tanto el mtodo del cono de arena como el mtodo del baln de densidades utilizan los mismos principios.

FUNDAMENTO TEORICO.-

El termino suelo, tal como es usado por los ingenieros y como se adoptado en mecnica de suelos, cubre una mayor extensin y variedad de materiales que el mismo termino cuando es usado por los legos o bien en la forma definida por los agrnomos. Pero de acuerdo con el concepto de ingeniera que es ms amplio, se considera que los suelos incluyen todos los materiales terrosos, orgnicos e inorgnicos que se encuentran en la o capa directamente encima de la corteza rocosa de nuestro planeta. Las propiedades fsicas del suelo estas incluyen las propiedades mecnicas, elctricas, pticas y acsticas de los suelos. An cuando l termino fsica de suelos a sido aceptado en trabajos agrcolas, la mecnica de suelos es usada en ingeniera practica; de ah que no se tenga necesidad de confusin dado que la definicin anterior de fsica de suelos incluye ambos trminos. Mecnica de suelos es el nombre dado a la interpretacin cientfica del comportamiento del suelo. Puede definirse como la ciencia que trata con todos los fenmenos que afectan el comportamiento del suelo en un empleo de alguna manera ligada con la ingeniera.

PROPIEDADES SIMPLES DE SUELOS.-Una masa de suelo se considera comnmente como consistente de un arreglo o red de partculas slidas, las cuales envuelven vacos o espacios huecos de diferentes tamaos.

Los espacios vacos pueden estar llenos u ocupados por agua, aire o con parte de agua y parte de aire. El volumen total de una muestra determinada de suelo se designa como V y consistente de dos partes esenciales, el volumen de materia slida Vs y el volumen de vacos Vv. El volumen de vacos se subdivide, a su vez, en volumen de agua Vw y volumen de gas Vg.

Esta representacin es conocida como la representacin mediante diagramas, puesto que es evidente que todos los vacos y los volmenes slidos no pueden segregarse tal y como se muestra.

El peso total de una muestra de suelo se designa como W, El Peso de los slidos como Ws y el peso del agua como Ww. En la relacin de pesos la que mayor empleo tiene es el contenido de agua.

Despus de haber definido y aclarado la importancia que tiene el Suelo no aboquemos al tema que en esta practica nos interesa la cual es el contenido de humedad que contiene cierta muestra de suelo para esto definiremos algunos conceptos importantes.

La gravedad especfica es definida en los libros de fsica como la relacin entre el peso unitario de unitario de una sustancia y el peso unitario de otra sustancia usada como comparacin, y la cual en la mayora de los casos es agua pura a 4C.

Por lo tanto las ecuaciones estrictamente correctas para la gravedad especfica de la masa Gm la gravedad especifica Gs y la gravedad especfica del agua Gw Son:

Gm = t / o

Gs = s / o

Gw = w / oSin embargo o en las ecuaciones anteriores es con frecuencia remplazada por w ya que la diferencia entre estos dos valores es casi siempre inapreciable.

PRUEBAS DE COMPACTACION.-

Actualmente existen muchos mtodos para reproducir, al menos tericamente, en el laboratorio unas condiciones dadas de compactacin de campo. Todos ellos pensados para estudiar, adems, los distintos factores que gobiernan la compactacin de suelos. Histricamente, el primer mtodo, en el sentido de la tcnica actual, es l debido a R. protor 1 y es conocido hoy en ida como Prueba Protor Estndar o A.A.S.H.O. (American Asociados of State Highway Officials) Estndar.

La prueba consiste en tres capas, dentro de un molde de dimensiones y forma especificas, por medio de golpes de un pisn, tambin especificado, que se dejan caer libremente desde una altura prefijada.

Con este procedimiento de compactacin Protor estudio la influencia que ejerca en el proceso el contenido inicial de aguas del suelo, encontrando que tal valor era de fundamental importancia en la compactacin lograda. En efecto, observo que a contenido de humedad creciente, a partir de valores bajos, se obtienen ms altos pesos especficos secos y, por lo tanto, mejores compactaciones del suelo.

Se debe tomar en cuenta que para la compactacin por el mtodo T-180 que de tiene que dar 56 golpes en 5 capas o por el mtodo de T-99 se tiene que dar 25 golpes y 3 capas para poder obtener el volumen del suelo compactado se utiliza el ensayo de Densidad en sitio.

Las investigaciones experimentales comprueban que en el primer caso se obtienen pesos especficos secos mayores que en el segundo, para un mismo suelo y a los mismos contenidos de agua; este efecto parece ser particularmente notable en suelos finos plsticos con contenido de agua inferior al ptimo.

A un mismo contenido de humedad se tienen entonces condiciones diferentes en los grupos de suelo; en el primer caso, en que el agua se agrego, la presin capilar entre los grupos ser menor por el exceso de agua en comparacin con el segundo caso, en que la evaporacin hace que los meniscos se desarrollen ms. Por lo tanto, en el primer caso la ligazn entre los grupos ser menor, haciendo que en una misma energa de compactacin sea ms eficiente para compactar al suelo en el segundo caso.

Las practicas recomendada a estos efectos es proceder en la prueba a partir de un suelo relativamente seco incorporando agua a distintas porciones del mismo en la proporcin necesaria para alcanzar los contenidos de agua deseables, dejando cada porcin 24 horas en reposo a fin de permitir la uniformizaron de la humedad.

Es comn en la prctica de ciertos laboratorios el usar la misma muestra de suelo para la obtencin de los puntos sucesivos de la curva de compactacin: ello implica la continuada recompactacin del mismo suelo. Esta practica se ha rebelado como totalmente inconveniente toda vez que la investigacin experimental ha demostrado, sin genero de duda, que procediendo con un suelo recompactado los pesos especficos obtenidos con nuestra virgen, por lo que en suelos recompactados la prueba puede llegar a dejar de ser representativa.

Parece que en una explicacin simple del efecto anterior reside en la formacin volumtrica del tipo plstico producida por las sucesivas compactaciones.

Como en el campo el suelo no sufre una recompactacin, la prctica de laboratorio debe ser, consecuente, el usar muestras de suelo diferente para la obtencin de cada punto de la curva de compactacin.

EL ENSAYO DE DENSIDAD SITIO.-Una vez establecidos, para que el suelo que se va utilizar en un sitio determinado, los criterios de compactacin, generalmente con limitaciones de humedad y densidad, es necesario utilizar algn mtodo para verificar los resultados.

En todos los proyectos pequeos y casi todos los proyectos grandes, esta verificacin se logra bien por el cono de arena por el mtodo del baln de densidad.

Bsicamente, tanto el mtodo del cono de arena como el mtodo del baln de densidades utilizan los mismos principios. O sea, se obtienen el peso de suelo hmedo de una pequea excavacin de forma algo irregular hecho sobre la superficie del suelo.

Si es posible determinar el volumen de dicho hueco, la densidad humedad del suelo se calcula simplemente como:

Hum =

Peso del suelo Hmedo

Volumen del Hueco

El mtodo del cono de arena representa una forma indirecta de obtener el volumen del agujero. La arena utilizada (a menudo arena de otlwa) es generalmente material que pasa el tamiz N20 y esta retenido en el N30.

Aunque el material menor que el tamiz N 30 y mayor que el tamiz N 40 o el material menor que el tamiz N30 y mayor que el tamiz N50 puede tambin utilizarse, generalmente es deseable tener una arena uniforme o de un solo tamao para evitar problemas de segregacin (un volumen de arena fina puede pesar mas que el mismo volumen de arena gruesa y volumen de la mezcla puede pesar aun mas), de forma que las mismas condiciones de vaciado pueda lograrse la misma estructura del suelo de la misma densidad y duplicacin requerida.

El aparato de cono de arena ms comnmente usado utiliza un recipiente de arena plstico o de vidrio de 3785 cm (1 galn) con suficiente materia para llenar un hueco y el respectivo cono no mayor de 3800 cm dependiendo de cuan cuidadosamente se haya llenado el recipiente antes de ser usados.

ENSAYOS IN SITU.-

En algunos suelos, como limos y arcillas blandas y sensibles, as como en suelos gruesos sin cohesin, resulta difcil (algunas veces imposibles) obtener buenas muestras inalteradas. Tambin se dificulta reproducir en el laboratorio las condiciones representativas verdaderas de la estructura y/o la presin de poro, bajo ciertas condiciones de campo; por ejemplo, aluviones muy blandos. Debido a esto, se han diseado varios procedimientos de prueba in situ bastante simples, que permiten lograr buenas estimaciones de las propiedades del suelo en las condiciones reales del mismo. Aunque en los ensayos in situ, el grado de exactitud y control es ms bajo que el que sera de esperarse en el laboratorio, esto queda compensado por el gran nmero de pruebas que se pueden llevar a cabo.

En la tabla 12.1 se incluye una lista de las pruebas in situ ms importantes, junto con una descripcin de la medicin principal que tienen como objetivo. Los mtodos de interpretacin y sus aplicaciones se pueden encontrar en otros textos.

PRUEBA DE SUSTITUCIN CON ARENA.-

ste es otro mtodo para la determinacin de densidad de suelos. A travs de una perforacin con un brocal especial, se excava un orificio cilndrico de aproximadamente 100 mm de dimetro y 150 mm de profundidad; el material extrado se coloca en una charola y se pesa con cuidado. El cilindro vertedor de arena se coloca sobre el orificio y se deja caer arena hasta llenarlo, con lo cual se determina su volumen. Existen dos tamaos de cilindros vertedores de arena, para suelos de grano fino intermedios y para suelos de grano grueso.

PRUEBA DE PENETRACIN ESTNDAR.-

Esta prueba es muy comn cuando se estn efectuando perforaciones para estimar la densidad relativa y las caractersticas de resistencia al corte. Se usa un muestreador estndar de tubo partido de 50 mm de dimetro, que se hinca en el suelo en el fondo de una perforacin, por medio de un martinete de 65 Kg. de masa, que se deja caer desde 0.76 m de altura. El muestreador se hinca un total de 450 mm en el suelo y se registra el nmero de golpes del martinete para los ltimos 300 mm de penetracin. La interpretacin de los resultados se explic en la seccin 11.8. Para arenas y suelos cohesivos, se usa la zapata de corte cilndrica, tomando muestras al mismo tiempo; para suelos de granos ms gruesos se prefiere una zapata cnica ciega, que produce resultados idnticos.

PRUEBA DE PENETRACIN DE CONO.-

La prueba de cono es un ensayo de penetracin esttica, en el que el instrumento se empuja en lugar de hincarse por golpeteo. El cono, que tiene un ngulo de pice de 600 y un dimetro de base de 35.7 mm (lo que equivale a un rea de 1000 mm2), est unido a una varilla; sta se protege con una camisa exterior. Aplicando a la varilla una fuerza medida, el cono se empuja unos 80 mm en el suelo, a una velocidad de penetracin uniforme de 20 mm/s. La relacin de la fuerza requerida al rea del cono se llama resistencia a la penetracin del cono (q0). Los resultados son ms confiables para arenas y limos que tienen menos de 85% de saturacin. Un desarrollo ms reciente es el penetrmetro de cono elctrico, en el que se incorpora una celda de carga, lo que permite un registro de grfica continua de la resistencia a la penetracin en funcin de la profundidad. Se da una descripcin detallada de la prueba y su interpretacin en Meigh (1987).

PRUEBA DE VELETA DE CORTE.-

Con mucha frecuencia, los limos y las arcillas, en especial las de origen aluvial o de aguas poco profundas, presentan grandes dificultades para el muestreo. La prueba de veleta de corte est diseada para medir la resistencia in situ al corte sin drenar de estos suelos.

Una veleta de cuatro aspas, montada en el extremo de una varilla, se hinca en el suelo y se hace girar a una velocidad constante de entre 6 y 12 grados/mm, hasta que se produce el corte del cilindro de suelo contenido en las aspas. Se registra la torsin mxima necesaria para este corte. Se recomienda que para suelos dbiles (Cu < 50 kN/m2), el tamao del aspa sea de 75 mm de ancho y 150 mm de longitud; mientras que para suelos un poco ms resistentes (50< Cu pueden obtenerse datos con respecto a la densidad relativa de estratos de arena efectuando ensayos normales de penetracin (pgina 30C), toda vez que se toma una muestra con la cuchara correspondiente. Dada la extraordinaria importancia de la densidad relativa, el ensayo normal de penetracin debiera considerarse como una parte esencial de las operaciones de sondeo. La tabla da relaciones aproximadas entre el nmero de golpes N y la densidad relativa

La correspondencia entre el nmero de golpes y- densidad relativa de la tabla, debe usarse con cautela y solamente en os casos en que los ensayos de penetracin se han realizado de una manera escrupulosa. Por ejemplo: si la arena est situada debajo del nivel fretico y un perforador inexperto permite que el nivel del agua dentro de la perforacin descienda por debajo del nivel piezomtrico existente en la arena donde se realiza el ensayo, sta puede tornarse fluida y pasar a un estado suelto, con lo cual se obtendra para N un valor demasiado bajo. El simple retiro de las herramientas de perforacin a una velocidad demasiado rpida que no permita que l agita aportada por el suelo reemplace el volumen de las barras de perforacin retiradas, puede causar este descenso del nivel del agua. Por otro lado, la existencia de cantos rodados o piedras bochas de un tamao mayor que el dimetro del sacatestigos puede conducir a valores excesivos de N.

En una arena fina o en una arena limosa con una densidad relativa moderada a alta y un tamao efectivo comprendido entre 0,1 y 0,05 mm, el nmero de golpes puede tornarse exageradamente grande debido a la tendencia que tales materiales tienen a la dilatancia durante la rotura por corte tajo condiciones no drenadas. Por ello, en estos casos los ensayos normales de penetracin deben ser contrastados con procedimientos ms seguros o, de lo contrario los resultados ser interpretados de manera ms conservadora.

En trabajos importantes, la informacin concerniente a la densidad relativa de la arena, obtenida de los ensayos de penetracin normales, debe ser completada con auscultaciones. Dichas auscultaciones proporcionan registros continuos, como los indicados en las figuras, de las variaciones de la resistencia a penetracin con la profundidad. Sin embargo, en arena, la resistencia a penetracin de un penetrmetro, o la energa necesaria para producir una penetracin dada, depende no solo de la densidad relativa sino que tambin de las dimensiones de la punta y del vstago (la prolongacin, as como en cierto grado de la forma de los granos y de la granulometra. Por ello, todo mtodo nuevo de auscultacin, as como todo nuevo uso de un mtodo dado en una localidad inexplorada, requiere la realizacin de una serie de ensayos de calibracin que proporcionen datos que permitan interpretar los resultados.

Puede efectuarse una calibracin aproximada haciendo una auscultacin al lado de una perforacin donde se hayan realizado ensayos de penetracin normales. Mucho ms engorrosa, aunque tambin mucho ms exacta, es la ejecucin de una serie de ensayos de carga a distintas profundidades, ejecutados en una excavacin a cielo abierto cercana al punto donde se ha realizado una auscultacin. Los ensayos se efectan sobre placas de 80 X 30 cm que descansan sobre la superficie horizontal de la arena, sin colocar sobre-carga alguno hasta una distancia de por lo menos 90 centmetros a contar desde el borde de la placa. La figura 45. 3a muestra la relacin entre la carga unitaria y el asentamiento para ensayos realizados en distintas arenas. Las curvas 1 y 2 fueron obtenidas de ensayos en arenas muy densas, la curva 4 en arena de densidad mediana y la curva 5 en arena suelta. La capacidad de carga aumenta rpidamente con la densidad relativa, y e1 asentamiento bajo una carga dada disminuye en la misma forma. La figura 45.3a muestra que, de acuerdo con la experiencia en el terreno y en discordancia con la opinin generalizada el tamao del grano no tiene influencia sobre la densidad relativa y la capacidad de carga de una arena.

Con los resultados de ensayos de carga normales, puede determinarse la densidad relativa utilizando el diagrama. Para este propsito las curvas obtenidas de los ensayos de calibracin son comparadas con las de dicho diagrama tipo. Como cada curva obtenida corresponde a una resistencia de penetracin dada, segn cul sea su posicin con respecto a las zonas delimitadas en dicha figura se tendr la respectiva densidad relativa en funcin de la resistencia a penetracin.

Un ensayo de carga normal puede, no obstante, conducir a resultados engaosos si la arena que se ensaya es fina o muy fina y contiene una cantidad de humedad apreciable. Debido a la aparente cohesin provocada por las fuerzas capilares, la arena puede aparecer como ms resistente y menos compresible de lo que sera cl mismo material sin la presencia del efecto causado por la humedad. La influencia de la cohesin aparente decrece rpidamente a medida que aumenta el ancho del rea cargada, pero puede ser demasiado grande para ser ignorada si el rea de ensayo solo alcanza a un cuadrado de 30 cm de lado.

Se pueden obtener datos an ms exactos respecto de la densidad relativa de arenas, efectuando ensayos de laboratorio sobre muestras inalteradas cortadas a mano de pozos excavados o extradas de perforaciones con uno de los mtodos. Todas las perforaciones de donde se extraen las muestras se ejecutan cerca de los puntos en que previamente se haban efectuado auscultaciones. Correlacionando los resultados de los ensayos con las correspondientes resistencias a penetracin, se obtienen datos para la interpretacin correcta de los resultados arrojados por todas las otras auscultaciones. Sin embargo, son muy raros los casos en que tales refinamientos se hallan justificados.

DETERMINACION DE LA DENSIDAD EN EL SITIO (IN-PLACE) Y DEL PORCENTAJE DE COMPACTACION DE MATERIALES DE SUELO.-

(Mtodo del cono de arena)

Discusin.-

La determinacin de la densidad de un suelo compactado o del suelo inalterado en zonas de excavacin tiene importancia como una medida de control, como un medio de verificar el trabajo junto con los requisitos de las especificaciones, y para el clculo de los factores de contraccin, que se emplean para estimar el volumen de excavacin necesario para lograr terraplenes de las dimensiones dadas.

Las pruebas de densidad del suelo en el sitio se realizan midiendo el peso, el volumen y el contenido de humedad de muestras inalteradas, o por medicin del volumen del espacio ocupado por la muestra alterada antes de extraerla y registrando cl peso y el contenido de humedad del suelo que se saca.

La densidad de una capa del suelo puede determinarse obteniendo el peso de una muestra alterada y midiendo el volumen ocupado por la muestra antes de extraerla. Este volumen puede medirse llenando el espacio con una cantidad pesada de algn medio cuyo peso por unidad de volumen es conocido. Como medios para medir el volumen primitivo ocupado por la muestra, pueden usarse la arena, un aceite lubricante pesado o agua en una bolsa de goma. Con los tres el procedimiento es idntico y slo se diferencia en la determinacin del peso por unidad de volumen del medio utilizado. Se describir con detalle el procedimiento que utiliza la arena. Es importante advertir, sin embargo, que el procedimiento de ensayo es aplicable solamente a suelos o mezclas superficiales con una graduacin tal, que el material menor que el N 4 sea suficiente para llenar los vacos del material mayor que N 4 en la masa compactada.

EL APARATO.- El aparato consiste de lo siguiente:

1. Dispositivo con cono para la arena. Este artefacto consta de dos embudos de metal de forma cnica con una vlvula de latn acoplada a su unin; uno de los embudos tiene exactamente forma cnica, el otro embudo va provisto de una prolongacin roscada que ajuste exactamente en la boca (7 cm de dimetro) de un frasco Mason standard.

2. Base de acero. Una placa cuadrada de acero de 9.5 mm de dimetro de unos 30 cm de lado con un orificio central de 11 cm de dimetro aproximadamente. El orificio de la lmina se ajustar exactamente sobre el borde superior del molde de compactacin sin el collar. La parte superior de la lmina en esa posesin asentara sobre el borde del molde y quedar a nivel con l.

3. Frascos. Tres o cuatro frascos Mason de unos 4.1 con boca de 7 cm de dimetro.

4. Arena para densidad. Provisin de arena limpia, secada al aire (Unos 9 Kg. por lo menos) y de tamao uniforme. Se ha visto que una arena que pase el tamiz N 10 y se retenga en el N 30, da resultados muy satisfactorios; no obstante, cualquier arena unifrmemente graduada que pase el tamiz N 10 y contenga cantidades mnimas de pasa N 200 ser suficiente.

5. Balanzas. Una bscula de 32 Kg. de capacidad, con sensibilidad de 0.01 Kg. y una balanza con capacidad para 200 gramos y sensibilidad de 0.01 gr.

6. Horno de disecacin. Un horno termostticamente controlado para mantener una temperatura de 1100 C (2300 F) para secar las muestras de humedad.

7. Tamices. Un tamiz N 30.

8. Embudo. Un embudo de boca ancha, provisto de prolongacin roscada que ajuste en la boca (de 7 cm de dimetro) de un frasco Mason standard.

9. Herramientas para excavar. Una pala de borde recto con el extremo del mango en D; un barreno para suelos (auger) de 7.5 cm de dimetro; una cuchara de mango largo y algunas otras herramientas pequeas para abrir hoyos en las capas de base o sbase compactadas.

Calibracin de arena para densidad

Consiste en realizar una determinacin del peso unitario de la arena empleando utensilios y mtodos similares a los empleados en la prueba de densidad en el sitio.

Los resultados de la calibracin de la arena as como los otros datos del ensayo se anotan en los espacios dispuestos para ello en la correspondiente hoja de trabajo. El procedimiento para calibrar s describe a continuacin: los apartados 1, 2, 3, etc., se refieren a las casillas numeradas de la hoja o planilla.

Coloque el molde de compactacin sin el collar sobre una superficie plana, y ajuste la placa sobre el borde del molde, procurando que el tope est a nivel con cl tope de la placa.

Determine el peso de arena necesario para llenar el molde y el cono de la manera siguiente: Llene un frasco de 3.7 litros (Masonjar) con arena para densidad, instale el cono en l y pese. Coloque el conjunto en la placa manteniendo la vlvula cerrada, centrando el cono mayor sobre el molde. Abra la vlvula para que fluya la arena, hasta que se hayan llenado el molde y el cono mayor, golpee ligeramente la vlvula con el lpiz para asegurarse de que la arena no queda detenida o atascada en ella. A continuacin, cierre la vlvula y pese, la prdida de peso representa la cantidad de arena necesaria para llenar el molde y el cono. Repita tres veces esta operacin y anote cl promedio en el apartado 3.

Determine el volumen combinado del molde ms el coito (apartado 6). El volumen de la arena del cono permanece constante a menos que el aparato se doble o melle, en cuyo caso ser devuelto al laboratorio central para substituirlo.

Determine el peso unitario de la arena para densidad, como se indica a continuacin y antelo en el apartado 7.

Peso arena para llenar cono + molde

Volumen del cono + molde

El peso unitario de la arena calibrada se supone que permanece constante, mientras su graduacin y condiciones de humedad permanezcan constantes. Si s recupera la arena despus de la prueba de campo (lo cual es recomendable), el material recuperado ser nuevamente secado, tamizado y calibrado para nuevas pruebas de densidad en el lugar.

PREPARACIN DEL HOYO.-

Los siguientes pasos detallan el procedimiento para la preparacin del hoyo necesario para el ensayo:

Prepare la superficie del lugar que se va a ensayar, retirando previamente el material suelto en un rea de por lo menos 38 centmetros en cuadro; a continuacin labre una superficie plana y a nivel, empleando para ello la pala de borde recto y el borde de una regla de acero. Asiente la placa en la superficie alisada y ajstela estableciendo un contacto firme.

Con la placa fija en su posicin, excave el hoyo para densidad, a travs de la abertura circular de la misma en toda la profundidad de la capa de suelo que se va a ensayar, teniendo en cuenta que la profundidad del hoyo no debe exceder de 25 cm.

La excavacin del hoyo puede llevarse a cabo con un barreno para suelos (auger), u otras herramientas pequeas para excavar. El principal objetivo en la preparacin del hoyo, ser obtener un hoyo que tenga tanto como sea posible, todas sus superficies interiores formadas por material inalterado, evitando que quede en l material suelto; adems, el hoyo tendr aproximadamente el mismo dimetro que la abertura de la placa; no se debe excavar inmediatamente debajo de la placa. La preparacin de este hoyo suele ser cosa sencilla con materiales cohesivos de grano fino, no obstante, con materiales que contienen apreciables cantidades de piedras, como en las capas de base, deben obtenerse con el auxilio de herramientas pequeas para excavar; tambin debe tenerse especial cuidado al hacer cl hoyo, para estar seguro de que las superficies interiores quedan formadas por materiales inalterados. Esto se aplica especialmente a las determinaciones de densidad de capas de liase superficiales de grava.

A medida que se avanza en la excavacin del hoyo se va recogiendo material desprendido del hoyo y colocndolo inmediatamente en una bolsa para mantener la humedad del suelo.Use un embudo en esta operacin, para evitar perdidas de material.

Despus que todo el material del hoyo fue introducido en el recipiente, cirrelo inmediatamente para evitar prdidas de humedad. Pese el recipiente conteniendo el material hmedo procedente del hoyo para determinar el peso hmedo de la muestra (Apartado 10). No le toque a la placa hasta terminar cl ensayo.

DETERMINACIN DEL VOLUMEN DEL HOYO.-

Los pasos siguientes detallan el procedimiento para determinar el volumen del hoyo:

Determine el peso de arena necesario para llenar el hoyo ms la placa ms el cono, as: Llene un frasco con arena calibrada para densidad, acople el cono y pese. Con la vlvula cerrada, invierta el conjunto y centre el cono sobre el agujero de la placa de acero. Abra la vlvula y deje fluir la arena hasta que s llenen el hoyo y el cono, golpee ligeramente la vlvula con el lpiz por La razn apuntada anteriormente. A continuacin cierre la vlvula y pese; la perdida de peso representa la cantidad de arena necesaria para llenar el hoyo, la placa y el cono; el resultado s anota en el Apartado 20.

Se determina el volumen del hoyo (Apartado 23), dividiendo el peso de arena utilizado (Apartado 20), por mi peso unitario de la arena calibrada (Apartado 7) y restando luego el volumen combinado de la placa y l cono (Apartado 22); el resultado se anota como Apartado 23.

CORRECCIN DEL VOLUMEN DEL HOYO DEBIDA AL MATERIAL RETENIDO EN TAMIZ N 4.-

Los siguientes pasos detallan el procedimiento para corregir el volumen del hoyo por el material retenido en N 4, contenido en la muestra de ensayo:

Tamice a mano cl material obtenido del hoyo, con un tamiz N 4 y determine el peso hmedo del material retenido (Apartado 11). (Una inspeccin visual indicar cuando este paso es necesario).

Determine el peso hmedo y el porcentaje del material N 4 (Apartado 17), de acuerdo con TD-2, Determinacin del contenido de humedad, Mtodo - A - de secado. Si las limitaciones de tiempo y espacio no permiten el empleo de la muestra completa, sese una muestra de 100 gramos. En la hoja de trabajo s incluye un espacio para el clculo del contenido de humedad (Apartados 14 a 17).

Determine el volumen del material que pasa al tamiz N 4 (Apartado 24.) mediante la siguiente frmula (Vol. -4- N? 4) x 0.006. Esta frmula es solamente aproximada y se basa en suponer que el peso especfico es 2.65. Si los resultados obtenidos de los ensayos son dudosos y hay razones pata suponer que hay error en la correccin por el material que pasa el tamiz N 4, puede calcularse el volumen de dicho material (Apartado 24) mediante la frmula, ms exacta, siguiente:

Vol. + N 4 = Peso seco + N0 4

Peso esp. x 62.4El peso especfico del material retenido en N 4 se determina d acuerdo con AASHO T-lOO-S4, Peso especfico de agregados.

Determine el volumen del material retenido en N9 4 (Apartado 25) por substraccin del volumen de material retenido en N 4 (Apartado 24) del volumen del hoyo (Apartado 23).

Clculo de la densidad y del porcentaje de compactacin

El clculo de densidad y porcentaje, es como sigue:

Densidad hmeda. La densidad hmeda del material retenido en N 4, se calcula dividiendo el peso hmedo del material retenido en N 4, (Apartado 21) el volumen del material retenido en N 4 (Apartado 25); el resultado se anota como Apartado 26.

Densidad seca. La densidad seca del material retenido en N 4 se calcula mediante la siguiente frmula:

Densidad seca = Dens. hm. + N x 100

100 + porcentaje de hum.Donde cl porcentaje de humedad es el del material-No 4 (Apartado 17).

PORCENTAJE DE COMPACTACIN.-

El porcentaje de compactacin del material retenido en N 4 se determina dividiendo la densidad seca en el lugar del material retenido en N 4 por la densidad seca mxima obtenida de la curva de compactacin (TD-3 Prueba standard de compactacin para suelos) obtenida con el mismo material; el resultado se anota en el Apartado 29. Para el Clculo de la densidad de sitio este se divide en tres partes las cuales indicaremos a continuacin:

CALIBRACIN DEL APARATO DE DENSIDADES.-

Peso del Aparato mas agua

Peso del aparato vaco

Peso del Agua [(1)-(2)]

Volumen de frasco de plstico y tapa (3)

Peso Arena secada al aire mas peso de aparato.

Peso aparato (2).

Peso de arena secada al aire {(5) - (6)}.

Densidad de la arena secada al aire (7) / (4).

Peso de aparato mas Arena seca despus de llenar el embudo.

Peso de aparato ms arena seca (5).

Peso arena seca para llenar el embudo {(9)-(10)}.

DETERMINACIN DEL PESO SECO Y HMEDO.-

PH = peso Hmedo PS= Peso Seco

PS = Peso Seco PT = peso tara

Dif (1) = diferencia (1) Dif(2) = diferencia (2)

Por ciento de Humedad = Dif (1)*100

Dif (2)

Peso Suelo retirado del hoyo ms vasija.

Peso vasija.

Peso suelo retirado del hoyo {(13)-(14)}.

Peso Suelo seco retirado del hoyo = (15)

*100

100+(12)

Determinacin del Volumen y Densidad en Sitio Peso arena calibrada mas aparato = (5)

Peso Arena que queda ms aparato.

Peso Arena necesaria para llenar hoyo y embudo (17-18)

Peso arena en el embudo = (11)

Peso Arena para llenar = (19-20)

Volumen del Hoyo = (21)/(8)

Densidad del suelo Seco = (16)/(22)

Densidad mxima de la curva de compactacin (en lab)

Por ciento de compactacion que se obtiene = (23)/(24)*100

MATERIAL.-

El material utilizado para esta prctica denominada Ensayo de densidad de sitio fue la siguiente:

Aparato de Cono de Arena

Bolsas con cierre hermtico.

Tamices N30 y N 15.

Balanza de presin 0.1 gr. Y 0.01 gr. Horno.

3 Recipientes de metal.

Cincel. COMBO.

PROCEDIMIENTO.-

En esta prctica el procedimiento realizado fue el siguiente:

1. Despus de una explicacin detallada de la ingeniera experta de la materia, sobre la prctica a realizar. Procedimos a instalar los instrumentos asignados para la prctica el cual ya mencionamos anteriormente, obteniendo los instrumentos empezamos a familiarizaron con ellos y a manejar con sumo cuidado ya que son instrumentos muy frailes.

2. Antes de realizar la practica procedimos al tamizado de la arena en el tamiz N 15 retenido en el tamiz N 30 de ah procedimos a lavar la arena y luego a su secado para que nos facilite el trabajo al realizar la calibracin de esta en el aparato del cono de arena para la determinacin de la densidad de sitio.

3. Primeramente procedimos a pesar el aparato del cono de arena vaco, una vez obtenido este peso, procedimos a introducir la arena en el aparato, echando suavemente la arena desde una altura de 5 centmetros y moviendo el aparato lentamente. Una ves lleno el aparato, procedimos a pesar luego de pesar procedimos a llenar el cono y nuevamente lo pesamos.

4. Una vez obtenidos los pesos, salimos al campo a excavar un hoyo de 10 centmetros de altura aproximadamente, obteniendo un hoyo procedimos a utilizar el cono de arena para as poder obtener su volumen.

5. Una vez obtenido el volumen del suelo procedimos a pesar lo que quedaba de la arena mas el aparato y del suelo que se extrajo del hoyo.

6. Extrajimos una pequea muestra del suelo del hoyo para poder obtener su humedad, pesamos esa pequea muestra mas la tara y lo introducimos al horno para su secado.

7. Tambin procedimos a introducir agua en el envase de plstico y cono, luego lo pesamos para la calibracin del mismo.

8. Uno de los factores ms importantes para esta prctica fue el medir la temperatura del Agua ya que este es un dato muy importante.

CALCULOS Y RESULTADOS.-Actividades123Prom.

Peso del frasco + cono [ gr. ]1578157915771578

Peso del frasco + cono + Agua [ gr. ]7480747874757477,67

Peso del Agua [ gr. ]5902589958985899,67

Temperatura del Agua [ C ]141414-

Peso especfico del Agua [ gr./cm3 ]0,9950,9950,995-

Volumen del Frasco [ cm3 ]---5929,31

Actividades123Prom.

Peso del frasco + arena + cono [ gr. ]10812108101080910810,33

P. frasco+arena despus de llenar el cono9375936593689369,33

Peso de la Arena [ gr. ]---9232,33

Peso especfico de la Arena [ gr./cm3 ]1,56

Peso de la arena q ocupa en el cono [ gr.]1441,00

Actividades1

Peso frasco + arena + cono [ gr. ]10595

Peso del suelo hmedo Extrado [ gr. ]3263

Peso que queda despus del ensayo [gr.]7160

Peso de la arena q ocupa en el cono [ gr.]1441

Peso de la arena q ocupa en el hueco [gr.]1994

Volumen del hueco cm31281

Peso especfico del suelo hmedo [gr./cm3]2,548

Actividades123

Peso del suelo hmedo + Tara [gr.]102,6102,9104,3

Peso del suelo SECO + Tara [gr.]81,683,484,7

Peso de la Tara [gr.]19,51817,5

Peso del Agua [gr.]2119,519,6

Peso del suelo SECO [gr.]62,165,467,2

Porcentaje de Humedad [ W% ]33,8229,8229,17

Peso especfico del suelo seco [gr./cm3]1,901,961,97

Promedio del peso especfico del suelo seco.-Peso especfico del suelo seco [gr./cm3]

1,90

Actividades1

Peso especfico EN CAMPO [gr./cm3]1,95

Peso especfico de LABORATORIO [gr./cm3]2,20

GRADO de compactacin [ C% ]88,64

Para una compactacin optima, el grado de compactacin debe de entenderse entre un 90% hasta un 95 %.Los resultados obtenidos resultaron menores al 90 % por lo que se aconseja realizar ms compactacin hasta llegar a un grado de compactacin ptimo.CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:

Despus de realizada la prctica, llegamos a las siguientes conclusiones, acompaadas de algunas recomendaciones. Es importante conocer los ensayos que se van a practicar, para evitar algn tipo de errores. Una parte importante de la practica fue el familiarizarnos con los aparatos correspondientes al estudio de La gravedad especifica de los slidos los materiales tenan que ser utilizados con mucho cuidado ya que son muy frailes.

Tambin es importante conocer que tipo de frmulas se van a utilizar, como y de que manera para no cometer errores en los clculos. A la conclusin mas importante que pude llegar es que La muestra estudio es que cada muestra de suelo tiene su propia Gravedad especifica. El tamao de la muestra que se debe tomar depende de la cantidad de material que se vaya a usar. Para obtener los pesos exactos es necesario calibrar la balanza. Para poder obtener una prctica es necesario tener en cuenta algunas recomendaciones: Una de las principales recomendaciones es que se debe preparar los materiales 24 hrs. antes de realizar la practica. Para obtener los pesos exactos es necesario calibrar la balanza. Tambin es necesario usar una buena cantidad de suelo para que as no tener ningn tipo de problemas. Tomar en cuenta el peso inicial para poder controlar los diferentes pesos de las partculas. Tambin es necesario tener cuidado con los instrumentos utilizados.UNIVERSIDAD AUTONOMA JUAN MISAEL SARACHO

FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGA

PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL

DENSIDAD IN SITU

LAB. DE SUELOS

Docente:

Ing. TRINIDAD BALDIVIEZO.

Universitario:

Abraham Gmez Borja.

Grupo:

3

Horario:

Mircoles de 15:00 18:00

Tarija Bolivia