Presentacion: El peresente informe a tratar habla acerca del ensayo del Cono de Arena in situ, el cual es de suma importancia en Edificaciones, Vias y en estructuras en general. Con dicho ensayo obtendremos la densidad del terreno el cual será verificado posteriormente con trabajos de compactación de suelos. Tambien existen demtosos para obtener la densidad del terreno como: el método de densímetro nuclear. El método del cono de arena esta aplicado a terrenos donde encontremos suelos con tamaños menos a 1 ½ , el cual por método de cálculos nos permitirá conocer el peso unitario seco. Detallaremos los fundamentos básicos para la realización del ensayo, asi como parte de la ejecución, de la misma manera se observara en procedimiento de toma de datos. Este ensayo esta dentro del marco legal como Metodo del Cono de Arena NTP 339.143 asi como ASTM D1556, dentro del Articulo 10.- “TECNICAS DE INVESTIGACION”: Tabla N°2 en general dentro del Reglamento nacional de dificaciones. Ver tabla Para esto tuvimos un programa de insvestigacion como son. A. condiciones de frontera b . numero de puntos a invetigar c. profundiad p a alcanzar en punto d. numero y tipo de muestras a extrater e. ensayos a reliazar in situ y en el laboratorio Objetivo: Determinar el peso seco de la muestra, m uestra, mediante el ensayo del cono de a rena. Asi mismo determinar el volumen del hoyo Principal, determinar el peso unitario del material extraido y comprobar el grado de compactación del cmapo (ensayo realizado).
MARCO TEORICO: Referencia normativa peruana Para el ensayo debemos cumpliar ciertas c iertas normas técnicas. Consideraremos las siguientes: NTP 339.143 – Metodo del ensayo estándar para la densidad y el peso unitario del suelo insuto medante el método del cono de arena ASTM D1556 – Estándar test methos for dennsity and unit wight of sol in place by the sand cone cmethos MTC E 117 Densidad in situ . Metodo del Cono de Arena
La calidad durante un proceso de compactación en campo se mide a partir de un parámetro conocido como grado de compactación, el cual representa un cierto porcentaje. Su evaluación involucra la determinación previa del peso específico y de la humedad óptima correspondiente a la capa de material ya compactado. Este método de conocer el grado de compactación es un método destructivo ya que se basa en determinar el peso específico seco de campo a partir del material extraído de un hoyo, el cual se realiza sobre la capa de material ya compactada. Es importante decir que este ensayo aplica solo para suelos granulares y que sean cohesivos, tambien tenemos que mencionar que mientras se esta haciendo el ensayo no puede haber vibraciones cerca del lugar donde se esté haciendo la prueba. El espesor del hoyo va a depender del tamano maximo de las particula s contenidas en el suelo, las cuales se muestran en la siguiente tabla
Para hacer este ensayo vamos a necesitar el siguiente equipo: 1. Molde próctor para conocer la densidad de la arena. 3. Equipo (compuesto de un frasco, un cono metálico y arena sílica o de Ottawa que pase la malla #20 y se retenga en la #30 4. Base metálica para el cono 5. Balanza de 20 kg con aproximación de 1 gr 6. Una charola cuadrada 7. Una brocha y una cuchara 8. Una cápsula de aluminio con tapa 9. Un horno con temperatura controlable que sea capaz de mantener una temperatura de 110ºC 10.Un cincel y un martillo 11.Bolsas de plasticas 12.Una placa de 10cm de diámetro PROCEDIMIENTO
Se mide el diámetro y altura del cilindro y se calcula el volumen del cilindro; después se pesa el cilindro con la base, se cierra la válvula del cono, se coloca éste sobre las mariposas del cilindro evitando que se mueva, se abre la válvula y se llena el molde con arena hasta que ésta se derrame; se cierra la válvula una vez que ha cesado el movimiento al interior del frasco y se enraza el cilindro ayudado por un cordell para evitar ejercer presión, se limpia la base con la brocha y se pesa; por diferencia de pesos se obtiene el peso de la arena que dividida entre el volumen del cilindro nos proporcionará el peso volumétrico. Se repite el proceso anterior de 3 a 5 veces dependiendo las varaciones en el peso de la arena. Cilindro y base Frasco con cono Para obtener el peso de la arena que llena el cono y la base se procede a hacer lo siguiente: se pesa el equipo con arena, se coloca la base sobre una superficie plana (en este caso la charola), se cierra la válvula y se coloca el cono sobre la placa permitiendo que fluya la arena dentro del cono, cuando se detenga el movimiento de la arena dentro del frasco se cierra la válvula y, se pesa el equipo con la arena sobrante. cono sobre la placa para obtener el peso de la arena retenida entre el cono y la placa El siguiente paso es la obtención del peso volumétrico de campo, para ello se pesa el equipo con arena y la cápsula. En el campo, en el lugar en que se realizará la prueba se debe nivelar, colocar la placa y trazar el diámetro de ésta, se extrae el material procurando evitar pe rdidas hasta una profundidad de 8 a 10 cm. El material extraído deberá colocarse en una bolsa de plástico para evitar que pierda agua. Después se coloca el cono sobre la base, se cierra la válvula y cuando esté listo se abre la válvula para que fluya la arena dentro de la cala y el cono, cuando se llenen ambos elementos, se cierra la válvula y se pesa el equipo con la arena restante. Se pesa el material extraído de la cala y de ahí mismo se obtiene una muestra representativa que será pesada para obtener el contenido de humedad, con estos datos se obtiene el peso específico seco máximo de campo y dividiéndolo entre el peso volumétrico seco máximo de laboratorio nos indica el grado de compactación de campo. RESULTADOS OBTENIDOS W cilindro +base = 4.332 kg diámetro = 10 cm h = 11.60 cm W equipo = 6.876 kg A = 0.7854(0.102)=0.007854m² Vol. = 0.007854(0.1160)=0.000911m³
PESO ESPECÍFICO DE LA ARENA W cilindro + base+ arena = 5.655 kg 5.655-4.332=1.323 kg = 1.323/0.000911= 1452kg/m³ W cilindro + base+ arena = 5.672 kg 5.672-4.332=1.34 kg = 1.34/0.000911= 1472kg/m³ W ci lindro+ base+ arena = 5.654 kg 5.654-4.332=1.322 kg = 1.322/0.000911= 1452kg/m³ por lo tanto el peso específico de la arena es = 1452 kg/m³ PESO DE LA ARENA QUE LLENA EL CONO Y LA BASE peso del equipo = 6.876 kg peso del equipo + arena sobrante = 4.536 kg peso de la arena que llena el cono y la base = (6.876-4.536) = 2.3 4 kg pese del equipo + arena sobrante = 4.555 k g p eso de la arena que llena el cono y la base = 2.31 kg pes o del equ ipo+ la arena sobrante = 4.558 kg peso de la arena que llena el cono y la base = 2.32 kg por lo tanto el peso de la arena que llena el cono y la base es = 2.32 kg. OBTENCIÓN DEL PESO VOLUMÉTRICO DE CAMPO Peso del equipo + arena antes de la cala = 6.876 kg Peso del equipo + arena después de la cala = 3.339 kg Peso del material extraído de la cala = 718.10gr Peso de la cápsula número 83 = 26.70gr Peso de la cápsula + suelo húmedo = 136.50gr Peso de la cápsula + suelo seco = 129.40gr El peso específico de la arena es = 1452 kg/m³ 6.876 -3.339 3.537 1452kg/m³ =(1.217kg)/vol de la cala -2.320 1.217 kg 1.217kg/1452cm³ = 0.00083815427 m = peso del suelo húmedo / vol. de la cala = 0.718/0.00083815427=861.60 kg/cm³
peso específico máximo de lab. = 1810 kg/m³ W= Ww/Ws= (136.5-129.4)/(129.40-26.7)=0.069 = 6.91% d máx. de pocam = 861.6/(1+.069)= 805.99 kg/m³ G.C. = (805.99/1810)*100 = 44.53 % CONCLUSIÓN Esta práctica es muy interesante ya que por medio de ella podemos conocer el grado de compactación de una capa en campo, es muy sencilla, no necesita mucho tiempo (con excepción de esperar a que se seque la muestra extraída de la cala), además de que la información que nos proporciona es muy cercana a la realidad.
