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• RG Hafel

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FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL AMBIENTAL

CURSO

: PAVIMENTOS

GRUPO

: A

DOCENTE

: ING. ROJAS OBLITAS, JOAQUIN HERNAN

TRABAJO

: PLATEAS

INTEGRANTES

: AREVALO TONGO, THALIA CHAPOÑAN GARNIQUE, JOSÉ MARTIN GAMONAL CORONEL, GIANELA TIPACTI REQUEJO, JOSEPH VILLARREAL HERNANDEZ, MILUSKA

FECHA

: 16 de Mayo del 2017

ÍNDICE I.

INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 2

II.

OBJETIVOS ............................................................................................................................. 3 A)

OBJETIVO GENERAL .......................................................................................................... 3

B)

OBJETIVOS ESPECIFICOS ................................................................................................... 3

C)

NORMATIVA ..................................................................................................................... 3

ENSAYO DE C.B.R ........................................................................................................................... 4 Definición .................................................................................................................................. 4 Definición de número CBR ....................................................................................................... 4 Penetrómetro Dinámico de Cono ............................................................................................ 6 MATERIALES Y EQUIPO A USAR EN EL ENSAYO ............................................................................ 7 1.

Molde ................................................................................................................................ 7

2.

Disco espaciador ............................................................................................................... 7

3.

Pisón Metálico .................................................................................................................. 8

4.

Dispositivo para medir la expansión ................................................................................ 8

5.

Trípode con deformímetro ............................................................................................... 9

6.

Pesos de sobrecarga ......................................................................................................... 9

7.

Pistón de penetración ...................................................................................................... 9

8.

Dispositivo de Carga ....................................................................................................... 10

9.

Tanque de remojo .......................................................................................................... 10

10.

Horno .......................................................................................................................... 10

11.

Balanza ........................................................................................................................ 11

12.

Recipientes para contenido de humedad .................................................................. 11

13.

Otros recipientes o accesorios ................................................................................... 11

PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO .................................................................................................... 12 RESULTADOS ............................................................................................................................... 18 A)

PROCTOR......................................................................................................................... 18

A.1.) GRÁFICO DEL PROCTOR ................................................................................................. 18 B)

RESULTADOS CBR ........................................................................................................... 19

C)

RESULTADOS DEL ENSAYO DE PROCTOR ......................................................................... 2

I. INTRODUCCIÓN El presente informe recopila la información, análisis y resultados obtenidos en una exploración de campo durante la cual se hizo la obtención de una muestra de suelo inalterada y se hicieron mediciones de resistencia tanto en campo como en laboratorio. En el momento de la exploración se realizaron pruebas de resistencia con penetrómetro mecánico de bolsillo y de resistencia con penetrómetro dinámico de cono; mientras que en el laboratorio fue realizado el ensayo de CBR (California Bearing Ratio). En el ensayo se presenta la información concerniente a la identificación visual de los diferentes estratos observados durante la perforación, a partir de lo cual es obtiene un perfil básico del terreno; esta información junto con los diferentes parámetros de resistencia y soporte encontrados permiten obtener la caracterización del terreno, enfocada hacia determinar la calidad del suelo para su posible uso como sub-rasante, sub-base o base de una estructura de pavimentos. En el presente informe se presenta la información proveniente de un reconocimiento visual del terreno y la generación de hipótesis del comportamiento mecánico del mismo a partir de estas observaciones visuales. Estas hipótesis son revisadas posteriormente junto con los ensayos de laboratorio y comparadas. Es importante resaltar que el informe está relacionado únicamente con los ensayos mencionados anteriormente y realizados en la práctica, ya que existen otras pruebas que pueden arrojar información más acertada acerca del comportamiento mecánico del suelo

II. OBJETIVOS A) OBJETIVO GENERAL 

Determinar la relación de soporte de California (CBR) de un suelo que está sometido a esfuerzos cortantes, además evaluar la calidad relativa del suelo para subrasante, sub-base y base.

B) OBJETIVOS ESPECIFICOS 

Determinar un índice CBR, que nos permita expresar las características de resistencia y deformación del suelo extraído (arena y afirmado).



Obtener un resultado lo más exacto posible para realizar correctamente una expresión gráfica Fuerza v/s Penetración del ensayo de la muestra de suelo.



Determinar los valores de humedad, densidad seca, y CBR para cada punto de las diferentes energías de compactación.



Analizar el valor obtenido en el ensayo de CBR y dar un criterio sobre su calidad y utilización en obra.

C) NORMATIVA 

La norma a emplear será la ASTM D 1883 y AASHTO T193-63.

ENSAYO DE C.B.R Definición El CBR de un suelo es la carga unitaria correspondiente a 0.1” o 0.2” de penetración, expresada en por ciento en su respectivo valor estándar. También se dice que mide la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controlada. El ensayo permite obtener un número de la relación de soporte, que no es constante para un suelo dado, sino que se aplica solo al estado en el cual se encontraba el suelo durante el ensayo.

Fig. 1. Ejemplo de ensayo CBR en campo

Definición de número CBR El experimento de suelos gravosos y arenosos se realiza inmediatamente, en cambio en suelos cohesivos poco o nada plásticos y suelos cohesivos plásticos se realiza mediante expansión se efectuará con agua en 4 días saturación más desfavorable y la medida de expansión se realizar cada 24 horas. El ensayo CBR (ensayo de Relación de Soporte de California), mide la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controladas. El ensayo permite obtener un número de la relación de soporte, pero de la aseveración anterior, es evidente que éste número no es constante para un suelo dado, sino que se aplica al estado en el cuál se encontraba el suelo durante el ensayo. De paso, es interesante comentar que el experimento puede hacerse en el terreno o en un suelo compactado. El número CBR (o simplemente CBR) se obtiene como la relación de la carga unitaria (en lbs. /plg²) necesaria para lograr una cierta profundidad de penetración del pistón (con un área de 19.4 cm²) dentro de la muestra compactada de suelo a un contenido de humedad y densidad dadas con respecto a la carga unitaria patrón requerida para obtener la misma profundidad de penetración en una muestra estándar de material triturado. El C.B.R. varía de acuerdo a la compactación del suelo su contenido de humedad al compactar y cuando se realiza el ensayo. Los ensayos del C.B.R. pueden ser realizados “In Sito” usando el equipo correspondiente al laboratorio tanto en muestras inalteradas como en compactadas. Los ensayos “In sito” se realizan solamente en el suelo con el contenido de humedad existente. Han sido pensados procedimientos para preparar la muestra de laboratorio de diferentes clases de suelos con el fin de reproducir las condiciones que verdaderamente se producirán durante y

después de la construcción. Estos procedimientos se aplican cuando le contenido de humedad durante la construcción va a ser el óptimo para tener la máxima densidad, además el suelo va a ser compactado al menos al 95%. El CBR usualmente se basa en la relación de carga para una penetración de 2.5 mm. Sin embargo, si el valor de CBR a una penetración de 5.0 mm. Es mayor el ensayo debería repetirse. Si un segundo ensayo, produce nuevamente un valor de CBR mayor de 5.0 mm. De penetración, dicho valor debe aceptarse como valor final del ensayo. Los ensayos de CBR se hacen usualmente sobre muestras compactadas al contenido de humedad óptima para el suelo específico determinado. Utilizando el ensayo de compactación. Los ensayos de CBR se hacen usualmente sobre muestras compactadas al contenido de humedad óptimo para un suelo específico, determinado utilizando el ensayo de compactación estándar o modificada del experimento.  Proctor Modificado ASTM D 1557

Peso martillo (lb) Diám. Molde (pulg) N° de capas N° de golpes / capa

A

B

C

10

10

10

4

6

5

5

5

25

25

56

4

 CBR-ASTM 4429-93 Diám del molde (pulg)

6

Martillo (Lb)

10

N° de capas N° de golpes / capa

5 12

25

56

El método CBR comprende los 3 ensayos siguientes:   

Determinación de la densidad y humedad Determinación de las propiedades expansivas del material Determinación de la resistencia a la penetración

El comportamiento de los suelos varía de acuerdo a su grado de alteración (inalterado y alterado) y a su granulometría y características físicas (granulares, finos, poco plásticos). El método a seguir para determinar el CBR será diferente en cada caso.

Penetrómetro Dinámico de Cono El operador dirige la punta del PDC dentro del suelo, levantando el martillo deslizante hasta la manija y soltándolo para que caiga libremente hasta golpear el yunque. La penetración total para un determinado número de golpes es medida y registrada en términos de milímetros por golpe, valor que es utilizado para describir la rigidez, para estimar una resistencia CBR in-situ a través de una correlación apropiada o para establecer otras características del material. Este método de ensayo se usa para evaluar la resistencia in-situ de suelos inalterados y/o materiales compactados. La rata de penetración del PDC de 8 kilogramos puede ser utilizada para estimar el CBR in-situ; para identificar los espesores de las capas; así como para estimar la resistencia al corte de las capas y otras características de los materiales que las constituyen. El PDC de 8 kilogramos debe ser sostenido verticalmente durante su empleo y, por lo tanto, es utilizado fundamentalmente en aplicaciones de construcciones horizontales, tales como pavimentos y losas de piso. El instrumento es típicamente empleado para evaluar propiedades de los materiales a una profundidad hasta de 1.000 milímetros bajo la superficie.

Fig. 2. Esquema del dispositivo del Penetrómetro dinámico de cono.

MATERIALES Y EQUIPO A USAR EN EL ENSAYO 1. Molde Metálico cilíndrico, diámetro interior 6.0±0.026 pulg, altura 7.0±0.018 pulg, provistos de un collar de 2pulg de altura y un plato base perforado.

2. Disco espaciador Circular metálico diámetro 15/16±1/2 pulg, y una altura de 2.42±0.01 pulg.

3. Pisón Metálico Cara plana circular de 2pulg de diámetro, masa de 5.5 0.02 lb y altura de caída libre de 18pulg.

4. Dispositivo para medir la expansión Placa de metal perforado de 149.2mm con perforaciones de 1.6mm, provista por un vástago en el centro con un sistema de tornillo que permita regular su altura.

5. Trípode con deformímetro Trípode de cuyas patas se puedan apoyar en el molde, en el centro un dial (deformímetro), para medir la magnitud del hinchamiento durante la saturación.

6. Pesos de sobrecarga Peso de metal anular con un agujero en el centro de 21/8 pulg. de diámetro y una pesa metálica ranurada, diámetro 57/8±1/16 pulg, y masa 5±0.10 lb.

7. Pistón de penetración Cilíndrico metálico diámetro 1.954±0.005 pulg, área 3 pulg2, y una longitud no inferior a 4 pulg.

8. Dispositivo de Carga Aparato de compresión capaz de aplicar carga creciente uniforme a una razón de 0.05 pulg/min.

9. Tanque de remojo Capaz de mantener el nivel del agua a 25mm (1pulg) sobre la parte superior de los moldes.

10. Horno Termostáticamente controlado capaz de mantener una temperatura de (110 5) ºC ó (230 9) ºF para el secado de las muestras.

11. Balanza

12. Recipientes para contenido de humedad Especificados en la norma AASHTO T 265, determinación del contenido de humedad.

13. Otros recipientes o accesorios Como el cronometro, bandejas, tanque de inmersión, platos, Pala, platón o bandeja metálica de mezclado, machete, baldes y espátula. etc.

PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO Se procede como se indica en la norma AASHTO T 99 ó la norma AASHTO T 180 para compactación en un molde de 152.4 mm (6 pulg), excepto el método C. Cuando más del 75% pasa la muestra por el tamiz de 19.0 mm (¾ pulg), se usa todo el material para preparar los especímenes en la compactación.

Si el material que pasa el tamiz de 2 pulg., y es retenido en el tamiz de 19.0mm, sea superior a un 25%, se separa y se reemplaza por una cantidad igual de material que pasa por el tamiz de 19.0 mm (¾ pulg) y es retenido en el tamiz 4.75 mm (No. 4).

 La relación de soporte del óptimo contenido de agua De una muestra que tenga un peso de 35 kg (75 lb) o más, seleccione una porción representativa de una masa aproximada de 11kg (25 lb) para una prueba de humedad densidad y divida el resto de la muestra para obtener tres porciones representativas que tengan una masa de 6.8kg (15 lb) cada una.

 La relación de soporte para un rango de contenido de agua De una muestra que tiene una masa de 113 kg (250lb) o más, seleccione al menos cinco porciones representativas que tengan una masa aproximada de 6.8 kg (15 lb) cada una.

 Relación de soporte del óptimo contenido de agua  Determine la humedad óptima y la densidad seca máxima por medio del ensayo de compactación elegido (AASHTO T-99 o AASHTO T -180).  Determine la humedad natural como lo establece la norma AASHTO T-265. Añada agua necesaria para llegar a la humedad óptima.  Compactar tres especímenes, para que sus densidades compactadas vayan desde 95 % o más baja a 100 % ó más alta de la densidad seca máxima determinada.

 Empalme el molde a la base del plato y pese con una aproximación de 5g (0.01 lb).

 Inserte el disco espaciador dentro del molde y coloque un papel filtro en la parte superior del disco.

 Mezcle cada una de las tres porciones de 6.8 kg (15 lb) ya preparadas con suficiente agua para obtener el contenido de humedad óptimo.

 Se obtiene el contenido de humedad óptimo por la siguiente

 Compacte la primera porción en el molde, en tres capas iguales con el pisón apropiado. Si la densidad máxima fue determinada por la norma AASHTO T99.  Compacte en cinco capas iguales si la densidad máxima fue determinada por la norma AASHTO T180.  Compactando cada capa con 65, 30 y 10 (AASHTO) o con 56, 25 y 10 (ASTM).  Determinar el contenido de humedad del material compactado, al inicio y fin de la compactación (dos muestras).

 Cada muestra húmeda tendrá una masa de por lo menos 100g para suelos finos y 500g para suelos gruesos. La determinación del contenido de humedad será de acuerdo con la norma AASHTO T 265.

 Quitar el collar y usando un enrazado recorte el suelo compactado en la parte superior del molde. Las irregularidades de la superficie deben ser rellenados con material más pequeño.

 Quitar el disco espaciador, colocar un papel filtro en el plato base perforado e invierta el molde Sujete el de soporte del óptimo contenido de agua molde, plato base perforado al molde y coloque el collar.

 Determine la masa del molde y el espécimen con una aproximación de 5 gr ó 0.01 lb. Compacte las otras dos porciones de 6.8 kg ó 15 lb.

 Siguiendo el procedimiento descrito anteriormente, excepto por el número intermedio de golpes por capa que debe ser usado para compactar el segundo espécimen y el número más alto de golpes por capa que debe ser usado para compactar el tercer espécimen.

 Remojo o saturación  Colocar sobre la superficie de la muestra en el molde la placa perforada con vástago y sobre ésta los pesos anulares suficientes para originar una sobrecarga equivalente a la originada por las capas de materiales que van sobre el material que se está probando.  Colocar el trípode con el dial encima del molde y haga una lectura inicial. Sumerja al molde en agua.  Durante el remojo, mantener el nivel de agua 1pulg sobre la parte superior del espécimen. Registre lecturas cada 24 horas por un periodo de 96 horas (4 días), se toman y se  registran lecturas en el dial.

 Remojo Al final de las 96 horas, haga una lectura del dial final en los especímenes empapados. Calcule la hinchazón como un porcentaje de la longitud de la muestra inicial con la siguiente expresión:

 Drenaje Después de saturada la muestra durante los 4 días, quitar los moldes cuidadosamente del tanque de remojo, vierta el agua retenida en la parte superior del mismo y se deja escurrir el molde durante 15 minutos. Retire los pesos de la sobrecarga y plato. Registre el peso del molde más suelo después de la saturación (96 horas o 4 días).

 Penetración del Pistón  Se colocan de nuevo los sobrepesos sobre la muestra saturada.  Se coloca la muestra sobre la plataforma de prensa del C.B.R. La muestra debe estar alineada con el pistón; se levanta la plataforma por medio del gato hidráulico hasta que el pistón esté en contacto con la muestra y se le esté aplicando una carga de 10 libras.  Después se vuelve a colocar en cero el indicador de carga. Se coloca también el extensómetro en cero.  Se aplica la carga por medio del gato hidráulico de la prensa del C.B.R. a una velocidad de 0.05” por minuto. Se toma la lectura de las cargas, aplicadas a 0.025, 0.050, 0.075, 0.1, 0.3, 0.4 y 0.5” de penetración del pistón.

 Se saca la muestra de la prensa del C.B.R. y se toma la muestra de humedad alrededor del orificio dejado por el pistón.

 Para sacar la muestra del molde se usa el extractor de muestras con la placa de 6” de diámetro.

RESULTADOS A) PROCTOR

A.1.) GRÁFICO DEL PROCTOR

GRAFICO DEL PROCTOR

1.960

Densidad seca (δ)

1.940 1.920 1.900 1.880 1.860 1.840 1.820 8.50

9.50

10.50

11.50 12.50 13.50 14.50 Contenido de Humedad (%)

B) RESULTADOS CBR

C) RESULTADOS DEL ENSAYO DE PROCTOR

Diagrama de Proctor

1.96

Densidad Seca (g/cm3)

1.94 1.92 1.90 1.88 1.86 1.84 1.82 8.5

9.5

10.5 11.5 12.5 13.5 Contenido de Humedad (%)

14.5

Densidad Seca (g/cm3)

Diagrama de CBR vs Densidad

2.45 2.35 2.25 2.15 2.05 1.95 1.85 1.75 1.65 1.55 1.45 1.35 1.25 1.15 1.05 0.95 0.85 0.75 0.65 0.55

CBR al 0.1" CBR al 0.2"

0

1

2% DE CBR 3

4

5

6

7

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES  El índice de CBR realizado en el presente ensayo para una penetración de 0.1” a un 100% de MDS fue de 4.7% y para un 955 de MDS fue de 3.4%; para una penetración de 0.2” a un 100% de MDS fue de 11.3% y para 95% de MDS fue de 3.7%.  La máxima densidad seca obtenida en el presente ensayo fue de 1.922 g/cm 3.  El óptimo contenido de humedad fue de 12.4%.  En la elaboración del presente ensayo no se realizaron algunas pruebas dentro del periodo correspondiente lo cual hace que los resultados obtenidos no sean 100% confiables.  Tener cuidado al hacer los ensayos para que los datos no salgan sesgados