ENSAYO DE CONO DE ARENA TAREA DEL CURSO DE MECANICA DE SUELOS APLICADO A OBRAS VIALES DEL 10MO CICLO DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

1. ensayo de densidad
mediante cono de arena
unmsm
escuela de ingeniería civil
mecánica de suelos aplicado a obras viales
grupo: 01
Integrantes
Alarcon Vasquez Antonio
BUSTAMANTE ZUBIATE MARCO ANTONIO
lopez rivadeneyra dayanna esther
luna retamozo mary silvia
Ochante García Yovana

2. Este método sirve para determinar la densidad y
peso unitario in-situ.
Este ensayo se aplica a suelos que no contengan
materiales con un diámetro mayor a 1 1/2 pulg.
El ensayo consiste en la excavación de un orificio
de prueba en el suelo que se va a ensayar, este
se llena de arena de densidad conocida y se
determina el volumen.
Con la masa de suelo extraída y el volumen se
haya la densidad húmeda del suelo.
Luego se halla el contenido de humedad y
finalmente la densidad seca del suelo.
método del cono de arena

3. Se utiliza principalmente con el fin de comprobar el
grado de compactación en materiales de rellenos
compactados artificialmente, en los que existan
especificación en cuanto a humedad y densidad.
Estos rellenos pueden ser desde terraplenes de
tierra, rellenos de carreteras y ferrocarriles, hasta
depósitos de suelos naturales, agregados o mezcla
de otros suelos
Se recomienda para suelos cohesivos en
condiciones no saturadas, ya que en suelos que se
desmoronan fácilmente y/o el contenido de
humedad es muy alto, el orificio excavado puede
presentar deformaciones y llegar sufrir
derrumbamientos parciales o totales.
método del cono de arena

4. CONO CONVENCIONAL: Consta de una válvula
cilíndrica de 12,5 mm de abertura, que controla
tanto el llenado como el vaciado de un cono de 6"
de diámetro y con un ángulo de 60º
MACROCONO: Es similar al cono convencional. El
diámetro de este aparato es de 12” y su recipiente
tiene una capacidad aproximada de 35 litros. Este
equipo permite el control de capas de suelo con
espesores mayores a 20 cm y de hasta 150 mm
(6”) de tamaño máximo absoluto de partículas.
EQUIPOS ADICIONALES: Balanza, placa metálica,
comba, cincel, cucharon, brocha, 2 taras, un tamiz
de 3/4, 1 bolsa de plástico, arena calibrada y una
estufa para secar la grava y malla para pesar la
grava sumergida
equipos

5. Seleccionar el lugar y alisar la superficie
del terreno
1.
Se coloca el plato metálico con
perforación central
2.
Se excava a través de la perforación un
orificio con una profundidad similar a la
capa de control
3.
Se coloca el cono, de manera invertida
sobre el agujero
4.
Se abre la válvula de este y se deja caer
en caída libre la aren de densidad
conocida hasta el agujero para
determinar el volumen
5.
PROCEDIMIENTO

6. Cálculo de volumen de orificio de la
prueba
1.
CALCULOS
2. Calculo de la masa seca del material
extraido del orificio
3. Calculo de la densidad humedad y seca in-situ del material ensayado

7. El ensayo determina el peso de agua
eliminada, secando el suelo húmedo hasta
un peso constante en un horno controlado
a 110 °C±5 °C.
El peso del suelo que permanece del
secado en horno es usado como el peso
de las partículas sólidas. La pérdida de
peso debido al secado es considerado
como el peso del agua.
MÉTODODEENSAYOPARADETERMINARELCONTENIDODEHUMEDADDEUNSUELO
NTP339.127

8. HORNO DE SECADO: Horno de secado
capaz de mantener una temperatura de
110 ± 5 °C.
BALANZAS: De capacidad conveniente y
con las siguientes aproximaciones: de 0.01
g para muestras de menos de 200 g de 0. 1
g para muestras de más de 200 g
RECIPIENTES: Recipientes apropiados
fabricados de material resistente a la
corrosión, y al cambio de peso cuando es
sometido a enfriamiento o calentamiento
continuo, exposición a materiales de pH
variable, y a limpieza.
equipos

9. Determinar y registrar la masa de un contenedor
limpio y seco.
Colocar el espécimen de ensayo húmedo en el
contenedor
Determinar el peso del contenedor y material
húmedo usando una balanza
Colocar el contenedor con material húmedo en el
horno a 110 ± 5 °C .
Secar el material hasta alcanzar una masa
constante.
Luego que el material se haya secado, se removerá
el contenedor del horno y se deja enfriar a
temperatura ambiente
Determinar el peso del contenedor y el material
secado al homo usando la misma balanza usada
PROCEDIMIENTO

10. Calculo de contenido de humedad de la muestra
1.
CALCULOS

11. Nos sirve para evaluar la compactación del suelo.
Consiste en compactar muestras de suelo en un
molde estándar bajo condiciones controladas de
humedad y energía de compactación. Se realiza en
capas sucesivas utilizando un martillo estándar. Se
repite para diferentes niveles de humedad para
determinar la humedad óptima y la densidad
máxima alcanzable.
Los resultados ayudan a calcular la compactación
necesaria en proyectos de construcción, como
carreteras y cimientos. También evalúan la calidad
del suelo y su capacidad para soportar estructuras
sin riesgo de asentamiento o falla.
ENSAYOPROCTOR

12. Moldes: son metálicos y de forma cilíndrica,
pueden estar constituidos por una pieza completa
o hendida por una generatriz, o por dos piezas
semicilíndricas ajustables.
BALANZAS: De capacidad conveniente y con las
siguientes aproximaciones: de 0.01 g para
muestras de menos de 200 g de 0. 1 g para
muestras de más de 200 g
Collar: cada molde lleva un collar de
aproximadamente 60 mm de altura, el cual tiene
un rebaje de modo que ajusta firmemente al
molde y alas para sujetarlo a la placa base.
equipos

13. Placa base: está constituida por una placa metálica
en la que se asegura el molde y el collar, por medio
de las alas que éstos tienen a pernos con tuerca
tipo mariposa solidarios a la placa.
Pisón metálico: es un cilindro metálico con una
cara circular de 50 mm y con una masa de 4500 g.
Está equipado con una guía tubular para controlar
la altura de caída a 460 mm. La guía tiene cuatro
perforaciones de 10 mm a 20 mm de cada
extremo, separadas en 90º.
Probetas graduadas: son recipientes de vidrio o
plástico graduados en centímetros cúbicos y se
usan para medir el agua que se le agrega a la
muestra.
equipos

14. Pesar y registrar la masa del molde vacío sin collar.
Determinar la capacidad volumétrica del molde.
Colocar el molde con su collar sobre la placa base.
Llenar el molde como se indica:
- Colocar una capa de material de aproximadamente un
quinto de la altura del molde más el collar.
- Compactar la capa con 56 golpes.
- Repetir la compactación en 5 capas dejando un exceso de
material sobre el borde en la última capa.
Retirar el collar y enrasar con la regla al nivel del borde del
molde.
Pesar el molde con el suelo compactado. Restar el peso del
molde para obtener el peso del suelo compactado solo.
Determinar la densidad húmeda del suelo compactado
dividiendo el peso del suelo por el volumen del molde
PROCEDIMIENTO

15. ENSAYOS ENCONTRADOS

16. Volumen del hoyo
Ítem 11:
Densidad húmeda = Peso muestra extraída del hoyo
Ítem 12:
Densidad seca = Dhúmeda/(1+w/100)
Donde:
w: Contenido de humedad

17. Para obtener el
peso seco de la
muestra, esta se
calienta por 24h a
110°C.
¡NOTA!
w = Ww/Wseco
Donde:
w: Contenido de humedad de la fracción fina
Ww: Peso del agua
Wseco: Peso de la muestra seca
Ítem 20
wtot = (%abs*%A + w*%B)/100
Donde:
w: Contenido de humedad de la fracción fina
%abs: Porcentaje de absorción del material extradimensionado
%A: % del material extradimensionado
%B: % del material de la fracción fina

18. Valor de material
extradimensionado
húmedo, peso específico
y % de absorción
asumidos por falta de
información.
25
26
27
28
30
¡NOTA!
Donde:
Wmuestra: Peso
extraído del hoyo
ASTM D 4718
24
Donde:
ρs: Densidad seca in situ

19. Ítem 30:
GC = Dsf/Máx densidad seca

22. Los ensayos de densidad de materiales, como el Método del Cono de Arena, y el
ensayo de contenido de humedad, son herramientas específicas que ayudan a
comprender y controlar dichas propiedades del suelo.
Importancia en el diseño vial
MÉTODO DEL
CONO DE ARENA
ENSAYO DE
HUMEDAD
Una adecuada compactación del suelo es crucial para
proporcionar una base sólida y estable para el
pavimento.
Controlar la calidad de la mezcla de suelo, asegurando
que se alcance la densidad deseada para maximizar la
capacidad de carga y resistencia del pavimento.
El contenido de humedad influye en la capacidad de
compactación del suelo. Un exceso de humedad
puede dificultar la compactación, mientras que un
contenido insuficiente puede resultar en una base
menos estable.
El contenido de humedad también afecta la
contracción y expansión del suelo, lo que puede
causar problemas como fisuras en el pavimento con
el tiempo.

23. CONCLUSIONES
Tanto el Método del Cono de Arena para la densidad de materiales como el ensayo de contenido de
humedad son herramientas cruciales en el diseño vial, ya que permiten controlar y optimizar la
compactación del suelo, garantizando una base sólida y duradera para las carreteras.
Los ensayos pueden determinar la mezcla de suelo óptima que maximice la capacidad de carga y
resistencia del pavimento. Esto es crucial para garantizar que la carretera pueda soportar el tráfico
previsto y mantenerse en condiciones adecuadas durante su vida útil.
Al comprender las propiedades del suelo mediante estos ensayos, se puede optimizar el uso de
materiales, evitando el desperdicio y reduciendo los costos de construcción.

24. GRACIAS