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• Roy Christian Coarita Tintaya

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Ensayos para cuantificar el comportamiento mecánico de las capas que conforman la estructura del pavimento  Ensayo de Compactación: Proctor Modificado y Proctor Estándar.  Método del ensayo de Capacidad de Soporte California Bearing Ratio (CBR) Análisis del Diseño del Pavimento Se debe conocer ciertos factores que interferirán en la elección de los pavimentos que se diseñara, los cuales son:  Capacidad de Soporte del Suelo  Tráfico y Tipo de vehículos que transitaran.  Economía  Clima  Geología

Ensayo de Compactación: Proctor Modificado y Proctor Estándar Ensayo para Inspección o de Control Se entiende por compactación de los suelos el mejoramiento artificial de sus propiedades mecánicas por medios mecánicos. La importancia de la compactación de los suelos se sujeta en el aumento de la resistencia y disminución de capacidad de deformación que se obtienen al sujetar el suelo a técnicas convenientes que aumentan su peso específico seco, disminuyendo sus vacios. La eficiencia de cualquier equipo de compactación depende de varios factores y para poder analizar la influencia particular de cada uno, se requiere disponer de procedimientos estandarizados que produzcan en el laboratorio la compactación que se pueda lograr en el campo con el equipo disponible. De entre todos los factores que influyen en la compactación obtenida en un caso dado, podría decirse que dos son los más importantes:  El contenido de agua en el suelo, antes de iniciarse el proceso de compactación  La energía especifica empleada en dicho proceso. Por energía específica se entiende la energía de compactación suministrada al suelo por unidad de volumen. Efectos de Compactación de un Suelo:

Ensayo de Compactación: Proctor Estándar y Modificado

Equipos y Materiales Equipos  Molde Estándar de compactación cilíndrico, con extensión  Pisón Estándar  Guía metálica para el pisón  Balanza  Horno De temperatura 110 °C a +- 5 °C  Recipiente  Juego de Mallas n°4 , 3/8 y 3/4.  Bandeja Materiales  Muestra del Suelo  Muestra de la cual vamos a Compactar  Agua Procedimiento 1. Muestra Seca Para la obtención de la muestra seca, se comienza con el cuarteo ( suelos Finos) y obtener una muestra representativa de nuestro suelo, dicha muestra es llevada al horno para ser secada. 2. Granulometría del Suelo Para poder determinar que método iremos a realizar para la compactación con el suelo es necesario conocer la granulometría del mismo, y poder conocer los porcentajes de los pesos retenidos acumulados, de nuestro laboratorio el suelo cumple con la siguiente condición % retenido. Acumulado en malla N° 4 es menor y/o igual al 20% del peso total, esto nos da a entender que usaremos el método A muy independiente del Proctor a utilizar ya que la Compactación puede ser Estándar o Modificado. 3. Compactación del Suelo Gracias a la granulometría pudimos conocer que método iremos a utilizar para la compactación, en este caso será el método A, realizaremos el Proctor Modificado el cual consta de 5 capas y por el método A 25 golpes en cada una de ellas. Por norma tenemos que ensayar el suelo 4 veces y así obtener 4 puntos para la grafica, la compactación se dará a diferente contenido de humedad. La muestra de nuestro suelo la separamos en 5 porciones aproximadamente con las mismas cantidades de manera visual dentro de la bandeja donde se encuentra esta; a las porciones que separamos y le añadimos el 2% del peso total de la muestra en agua y lo colocamos en el molde

de 4 pulgadas de diámetro el cual con la ayuda del pistón damos los 25 golpes establecidos por norma, la manera correcta de dar los golpes es de forma espiralada, este proceso es repetitivo en las 4 porciones restantes pero teniendo la consideración que la ultima capa debemos dejar un exceso para poder enrasar la superficie (1 a 1.5 del borde), procedemos a sacar el anillo y enrasamos así ya obtuvimos nuestro primer ensayo de compactación, como se menciono necesitamos 3 mas a diferente contenido de humedad (añadir el 2% del peso total de la muestra en agua en cada uno de ellos). 4. Contenido de Humedad Ya con la superficie enrasada retiramos el suelo compactado del molde, acá podemos decir que la relación de vacios se reduce y que aumenta la densidad; registramos su peso por medio de la balanza obtenemos el peso del molde mas el suelo húmedo y con una espátula retiramos parte del suelo, de preferencia de la parte central para determinar el contenido de humedad del suelo, para esto necesitamos 2 taras por cada molde, con el contenido de humedad podemos conocer la densidad seca la cual es importante para el desarrollo de la grafica.

Ensayo California Bearing Ratio (CBR) Ensayo de Resistencia Definición del CBR: Existen diferentes tipos de ensayo del C.B.R. como son: 1. C.B.R en suelos remoldeados y perturbados.  Suelos gravosos y arenosos  Suelos cohesivos poco o nada plásticos.  Suelos cohesivos plásticos. 2. C.B.R. en suelos inalterados. 3. C.B.R in situ 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 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, 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 se obtiene como la relación de la carga unitaria (en lbs/plg²). El CBR varía de acuerdo a la compactación del suelo su contenido de humedad al compactar y cuando se realiza el ensayo.

Los ensayos del CBR pueden ser realizados “In Situ” usando el equipo correspondiente al laboratorio tanto en muestras inalteradas como en compactadas. Los ensayos “In situ” se realizan solamente en el suelo con el contenido de humedad existente. Estos procedimientos se aplican cuando el contenido de humedad durante la construcción va ser el óptimo para tener la máxima densidad. De ésta ecuación se puede ver que el CBR es un porcentaje de la carga unitaria patrón. 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. El ensayo del CBR comprende de lo siguiente, previamente realizado el ensayo de compactación y conocer la mds y och. En el cual conoceremos:  Determinación de la densidad y el contenido de humedad  Determinación de las propiedades expansivas del material  Determinación de la resistencia a la penetración De los valores que podamos obtener del ensayo CBR, podemos clasificarlo según el siguiente cuadro:

Procedimiento: Equipos Para la Compactación  Molde de Compactación de 6 pulg de diámetro y un collarín de 2 pulg de altura  Disco espaciador de acero de 5 15/16 pulg y altura de 2.5 pulg.  Martillo Compactador o pisón de 10 lb con una altura de caída de 18 pulg Para la Expansión  Plato y vástago  Trípode y extensómetro con aproximación de 0.001 pulg  Pesas de plomos anulares y cortados a la mitad cada una de ellas pesa 5 lbs. Para la Prueba de Penetración  Pistón cilíndrico de acero de 3 pulg2 de sección circular  Aparato para aplicar la carga: prensa hidráulica que permite aplicar la carga a una v= 0.005 pulg/min  Equipo mixto: balanzas, horno, tanques para inmersión de muestras, tamices, cronómetros, extensómetros, etc Materiales  Muestra del Suelo, cual se va a Compactar con la mds y och (50 kg)  Agua  Papel filtro

1.- Preparación del molde de Compactación Comenzamos con la preparación del molde de compactación con el cual luego vamos a compactar nuestro suelo, dicho molde es de 6 pulg de diámetro, y el armado del molde consta de lo siguiente:  Primero colocamos el disco espaciador cubriéndolo con papel filtro, donde luego ubicaremos las futuras cargas  Luego colocamos el molde de compactación  Y finalmente el collarín, todo esto lo ajustamos bien a la base 2.- Saturar la muestra Como sabemos para realizar el ensayo del CBR previamente hemos realizado el ensayo de compactación con el cual por medio de una grafica obtenemos el och y mds, que nos servirán como dato para este ensayo Saturamos nuestra muestra de suelo, como teníamos del principio una muestra de nuestro suelo de 50 kg, la distribución será de 20 kg para el ensayo de Compactación o Proctor y el restante de 30 kg para el ensayo de CBR 3.- Compactar el suelo Al tener nuestro molde listo y el suelo saturado con la mds y och lo compactamos, en un molde aproximadamente entraran entre 5 y 6 kg de suelo ya saturado; para el ensayo del CBR por cada muestra se hacen 3 puntos (moldes compactados con suelo saturado con mds y och) los cuales están compactadas en 5 capas y con 10, 25 y 56 golpes por capa.

Luego de compactado el suelo tenemos que enrasar el borde, luego desarmar el molde. 4.- Determinación del contenido de Humedad y densidad del suelo Tenemos una pequeña muestra que ha sido saturada al igual que el suelo con la mds y och, al cual registramos su peso húmedo luego llevada al horno y también registrar ahora su peso seco para calcular así el contenido de humedad. Para determinar la densidad del suelo registramos el peso del molde con suelo compactado, sabiendo también el peso del molde solo, al conocer las dimensiones del molde que es de 6 pulg de diámetro fácilmente calculamos el volumen de este que es igual al suelo compactado ubicado dentro de él. 5.-Sobrecargar con pesas Colocamos un papel filtro en la base e invertimos el molde de manera que el disco espaciador quede en la parte superior, aseguramos el moldea la base de forma que el suelo quede en contacto con el papel filtro. Luego se coloca una placa perforada con el vástago ajustable sobre el suelo compactado. Posteriormente se coloca las pesas tanto la partida como la anular cuidando que la sobrecarga no sea menor de 4.5 kg.

6. Ensayo de Expansión del material compactado Una vez preparado el equipo de la muestra con su respectiva sobrecarga tenemos que sumergir el molde en un recipiente de agua de forma que se tenga acceso a la parte superior del sistema, el agua debe de cubrir completamente el molde, acá el suelo compactado se encuentra saturado, representando esto un estado crítico en el cual este se puede expandir o comprimir. Se utilizara el deformimetro o extensómetro con lecturas de 0.01mm en su respectivo soporte (trípode), se ajusta en cero el deformimetro y se registra el tiempo de inicio de ensayo, la prueba de saturación dura 4 días, en los cuales registraremos las deformaciones que se leerán en el deformimetro con sus respectivos tiempos que son los siguientes: 0 min, 1 min, 2 min, 4 min, 8min,12 min,30 min,60 min, 2 hrs, 4 hrs, 8 hrs, 12 hrs, 24 hrs, 36 hrs, 48 hrs, 72 hrs y 96 hrs. Luego de transcurrido los 4 días lo retiramos del recipiente del agua y dejamos drenar el agua de 5 a 10 min, de manera que la humedad superficial se retira, también retiramos el vástago con la placa. 7.- Ensayo de Penetración y Carga al material compactado Se lleva a cabo en una maquina de compresión utilizando una taza de deformación de 1.27mm/min. Se toman lecturas de carga contra la penetración a cada 5 mm de penetración hasta llegar a un valor de 5mm, a partir del cual se toman lecturas con incremento de 2.5 mm hasta obtener una penetración total de 12.7 mm (0.5 pulg). Diseño Estructural del Pavimento: Se ha aplicado el método del Instituto de Asfalto norteamericano para el cálculo de pavimentos flexibles basados en la resistencia del terreno a la penetración el cual se basa en los siguientes parámetros:  Clasificación del tráfico de acuerdo a una estimación del volumen diario de automóviles y camiones por las vías de circulación, se ha considerado como transito mediano que corresponde a un tránsito comercial entre 50 y 300 camiones y autobuses diarios.  Carga máxima considerada por eje sencillo es de 9000 lbs.  Evaluación del valor resistente de la sub-rasante  Tipo de transito: Trafico mediano Que comprende de 85% o más de automóviles, autobuses y camiones pequeños.  El valor portante del terreno de fundación que deberá estar mejorado con suelo ligante con contenido de grava no mayor de 1 y 1/2pulg con predominio de grava de 1 pulg conformando un suelo similar a un tipo (A-1b) en la clasificación AASHO, es de 82.40% referido al ensayo de California Bering Ratio, considerando una comparación del 100% de la m.d.s y de 43% para una comparación del 95% de la m.d.s; y con una expansión de 0%  Carga por eje sencillo 18000lB (8200kg) que representa el índice trafico para diseño que se supones pasan por el carril de diseño en un día. Dimensiones de las Capas del Pavimento Flexible: Se ha adoptado como diseño la siguiente sección: a. Base Granular Sera de material granular de perfecta granulometría seleccionado de cantera, con un espesor compactado de 0.20m (8pulg) en las calles locales y que tenga un C.B.R de 82.4%. Esta base deberá ser colocada directamente sobre la sub-base completamente nivelada y compactada. El material que conforma la base granular deber ser o tener perfecta granulometría compuesta por suelos gravosos y finos con poco porcentaje de material ligante o plástico

b. Sub-base Granular Conformado por el suelo natural constituido por un suelo fino el cual debe ser mejorado con adición de suelo ligante con contenido de grava no mayor de 1 y ½pulg con predominio de grava ½ a 1 pulg, la proporción de grava no debe ser mayor al 25% del total del suelo que se adiciona que permita una perfecta granulometría eliminándose todo tipo de material orgánico. El espesor del sub-rasante será de 0.15m. (6pulg). El Proctor modificado del laboratorio deberá tener un C.B.R mayor del 20% c. Superficie de Rodadura Estará constituida por una Carpeta de Asfalto en Caliente de 0.10 mt (4 pulgadas). Dicha carpeta asfáltica será colocada previa imprimación de la base; esta imprimación debe ser realizada con mucho cuidado tratando de cubrir en forma homogénea toda la superficie de calzada