Informe Laboratorio 5 3a2o5q

Objetivos

Generales: Se pueden establecer como objetivo general del sexto laboratorio, determinar las densidades máximas y mínimas de una muestra de suelo no cohesivo, y establecer mediante cálculos la densidad relativa del suelo ensayado. Específicos: Conocer los materiales y herramientas para llevar a cabo el ensayo, el procedimiento a seguir paso a paso para obtener resultados óptimos, y así determinar el grado de compactación del suelo ensayado.

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Materiales, equipos y herramientas Para lograr los objetivos antes mencionados se deberán tener los siguientes materiales: Para determinación de densidad seca mínima: 

Molde metálico de capacidad nominal de 2,8 litros (para suelos bajo tamiz ¾”)



Embudo plástico: De 12,5 mm. de diámetro por 150 mm. de largo



Muestra de suelo no cohesivo



Regla metálica



Balanza de 20 Kg. y resolución de 1 gr.

Para determinación de densidad seca máxima: 

Mesa vibratoria de acero (para operar a 50 Hz)



Molde metálico de capacidad nominal de 14.2 lts.



Muestra de suelo no cohesivo



Tubo guía ajustable a molde metálico.



Sobrecarga de 14 kpa.



Cronometro: para calcular tiempo de vibrado del suelo.



Balanza de 20 Kg. y resolución de 1 gr.



Placa base de acero de diámetro nominal de 12,5 mm, para molde metálico.



Manilla para placa base



Deformometro: para comparar calibres con indicador de dial, un recorrido de 50 mm. y graduaciones de 0,01 mm.

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Procedimiento

Determinación de densidad mínima Antes de todo, es necesario tener claro el concepto de densidad mínima, la cual se entiende como la mínima cohesión o densidad de las partículas, al dejarlas caer libremente desde una cierta altura a un recipiente ó molde de volumen conocido, de acuerdo a la norma ASTM D-4254, corresponde al “índice máximo de huecos”. La norma estipula antes de comenzar el ensayo que se deben escoger las herramientas idóneas de acuerdo al tamaño máximo de partículas a ensayar, esto se realizará mediante una tabla dada: Tamaño máximo (pulg.) 3 1½ ¾ 3/8 Nº 4

Aparato llenado Pala o poruña grande Poruña Poruña Utensilio vertedor con 1 pulg. De diámetro. Utensilio vertedor con ½ pulg. de diámetro

Capacidad molde (lt) 14.2 14.2 2.8 2.8 2

Según la muestra de suelo presentada para desarrollar el ensaye, escogeremos entonces un molde de capacidad 2.8 lts., y como aparato de llenado un embudo de abertura de ½ pulg aprox. El las herramientas escogidas y los materiales a disposición entonces se procede a dar inicio al ensaye, primero se pesa y registra la masa del molde y se registra su volumen, se colocará el molde sobre un recipiente y se procederá a llenar el embudo de material, (tapando la parte inferior con la mano (Imagen 1)), con la ayuda de una poruña, una vez lleno el embudo, se procederá a colocar la abertura a una altura no superior de 2.5cm de la base, (se entiende entonces que la altura de caída es 2.5cm), y se deja fluir el material, se moverá el embudo con forma de espiral, para lograr una distribución uniforme del suelo, debe procurarse ir rellenando el embudo preferentemente sin parar el fluido del material, esto quiere decir que a medida que baje el suelo que se encuentra en el embudo se debe ir rellenando, sin parar de llenar el molde, para así evitar que el proceso se vea afectado, en caso de que no se alcance a rellenar se deberá repetir lo realizado en el inicio del proceso. Se debe tener presente que el llenado se debe realizar sin que el molde sufra 3

vibración alguna, para que las partículas de suelo no se acomoden entre sí. Luego de llenado el molde de suelo este se debe enrasar con ayuda de una regla de metal, dejándolo a tope (Imagen 2). Se pesara el molde más la masa de suelo que contiene (Imagen 3). Se realiza este proceso tres veces. Por ende a través de cálculos se obtendrán tres densidades.

Determinación densidad máxima Una vez realizado el proceso anterior obtendremos un molde lleno a tope de muestra, se procede entonces a ajustar el molde metálico que contiene la muestra de suelo a la mesa vibratoria por medio de pernos, una vez que el molde se encuentra firme sobre la mesa vibratoria se procederá a registrar cuatro lecturas de la altura con la ayuda del deformometro, después se instala una placa base (Imagen 4) y un tubo guía los cuales son ajustados también por medio de pernos, se colocará entonces una sobrecarga que según norma debe ser de 14kpa (Imagen 5). Luego de esto se hace vibrar la mesa vibratoria con una frecuencia de 50Hz por 12 min 5. Luego se extrae el molde retirando la sobre carga y el tubo guía, y se registran cuatro lecturas de la altura de descenso (asentamiento) de la muestra de suelo (Imagen 6). Este procedimiento se debe realizar tres. Con estos datos es posible determinar la densidad máxima.

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Imágenes

Imagen 1

Imagen 4

Imagen 2

Imagen 5

Imagen 3

Imagen 6

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Cálculo y resultados Densidad mínima: M molde= 3726 gr

V molde= 2833 cm3

, donde: ms=masa suelo que llena el molde V= volumen del molde Ensayo n°

Masa registrada masa molde + suelo (gr)

Masa suelo que llena el molde (gr)

1 2 3

8302 8317 8245

4576 4591 4519

⁄

1.615 1.62 1.595

Según norma se debe seleccionar la densidad más baja obtenida por ende la densidad mínima del suelo ensayado es de 1.595 ⁄ . Densidad máxima: M molde= 3726 gr

V molde= 2833 cm3

Amolde= 183.85cm2

ms=4519

Lecturas de alturas iniciales: L1 =38.34 mm L2 =38.70 mm L3 =37.55 mm L4 =37.91 mm Promedio lecturas iniciales: Li= 38.125mm Lecturas de alturas finales: L1 =17.71 mm L2 =18.54 mm L3 =12.51 mm L4 =13.30 mm Promedio lecturas finales: LF= 15.515 mm

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⁄ Por lo tanto, la densidad máxima del suelo es de

⁄

.

Con los datos obtenidos por medio de cálculos junto con el dato de la densidad obtenida en terreno, se puede obtener la densidad relativa: ⁄

Por lo tanto dado que el resultado se debe expresar en enteros entonces la densidad relativa es 5%. Calculo de la sobrecarga: 14Kpa= 0.1428 Kgf/cm² Para el molde de 2.8 lts de diámetro 15.3 cm , la sobrecarga es la siguiente: A = 183.85 cm²

m sobrecarga = 183.85 cm² x 0.1428 Kgf / cm² = 26.25 Kg

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Conclusión

Al finalizar el presente informe se puede concluir que es necesario y de vital importancia que los ensayos para determinar las densidades máximas y mínimas se realicen con mucha rigurosidad dado que con estos datos obtendremos la densidad relativa, la cual es una propiedad índice de los suelos, y es una manera de indicar el grado de compacidad (compactación), por ende es un dato de gran importancia para aplicarlo en terreno.

En resumen los principales resultados obtenidos fueron:  Densidad mínima del suelo es de 1.595 ⁄ . ⁄  Densidad máxima del suelo es de .  Densidad relativa es 5%.  El hecho que la densidad relativa sea 5% quiere decir que el suelo en terreno se encuentra con una compactación de 5%.

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Bibliografía

• ASTM D 4253. Métodos de ensayo estándares para Densidad Máxima y unidad de peso de suelos utilizando una mesa vibratoria. • ASTM D 4254. Métodos de ensayo estándares para Densidad Mínima y unidad de peso de suelos y calculo de Densidad Relativa. • Nch1726.Of80. Mecánica de suelos – Determinación de las densidades máxima y mínima y cálculo de la densidad relativa en suelos no cohesivos.

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