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2017

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS

ESTUDIO DE CANTERA_HUACHACC CÁTEDRA: DISEÑO MODERNO EN PAVIMENTOS CATEDRÁTICO: ING. RAMOS PIÑAS, DAVID INTEGRANTES: BOZA SOTACURO, ALFREDO CASTRO TACUNAN, KARIM MENDEZ HUAMANI, SMITH A. OLANO MALPARTIDA, KEYLA SOLANO YAURI, NOEL SUBILETE ENRIQUEZ, FELIX VALLADARES YALUPALIN, LIA SEMESTRE: IX

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DISEÑO MODERNO DE PAVIMENTOS

INFORME TÉCNICO

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1. GENERALIDADES El estudio de canteras permite ubicar, identificar y clasificar el material de préstamo a utilizarse en la conformación de la estructura del pavimento y obras de concreto, ubicado en el Distrito de Huachacc, Provincia de Chupaca y Departamento de Junín ; La finalidad de definir los bancos de material de préstamo se realiza para detectar volúmenes alcanzables y explotables, que satisfagan la demanda del Proyecto y que cumplan con las especificaciones técnicas requeridas, en forma resumida se puede concluir que el presente estudio permite obtener los Parámetros Índice y de Resistencia de Material de Canteras para que capa de pavimento puede ser requerido.

2. OBJETIVOS  Determinar la potencia neta en banco de la cantera.  Realizar ensayos a nivel estándar según el manual de carreteras sección suelos y pavimentos.

3. REFERENCIA NORMATIVA:  MTC E 101-2016 muestreo de suelos y rocas  MTC E 107 Análisis de granulométrico de suelos por tamizado.  MTC E 110 Determinación de límite liquido de los suelos.  MTC E 111 Determinación de límite plástico e índice de plasticidad.  MTC E 219 Sales Solubles totales en agregado fino para pavimentos.  NTP 339.152: 2002 Sales Solubles totales en agregado grueso.  MTC E 210 porcentajes de caras de fractura.

4. MARCO TEORICO 4.1 DEFINICION Las canteras son la fuente principal de materiales pétreos los cuales se constituyen en uno de los insumos fundamentales en el sector de la construcción de obras civiles, estructuras, vías, presas y embalses, entre otros. Por ser materia prima en la ejecución de estas obras, su valor económico representa un factor significativo en el costo total de cualquier proyecto.

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La cantera puede contener roca estratificada o roca blanda (caliza, arenisca) que liberan un polvo fino.

4.2 TIPOS DE CANTERA  Cantera de aluvión: Llamadas también canteras fluviales, en las cuales los ríos como agentes naturales de erosión, transportan durante grandes recorridos las rocas aprovechando su energía cinética para depositarlas en zonas de menor potencialidad formando grandes depósitos de estos materiales entre los cuales se encuentran desde cantos rodados y gravas hasta arena, limos y arcillas; la dinámica propia de las corrientes de agua permite que aparentemente estas canteras tengan ciclos de autoabastecimiento, lo cual implica una explotación económica, pero de gran afectación a los cuerpos de agua y a su dinámica natural. Dentro del entorno ambiental una cantera de aluvión tiene mayor aceptación en terrazas alejadas del área de influencia del cauce que directamente sobre él. En las canteras de río, los materiales granulares que se encuentran son muy competentes en obras civiles, debido a que el continuo paso y transporte del agua desgasta los materiales quedando al final aquellos que tiene mayor dureza y además con características geométricas típicas como sus aristas redondeadas. Estos materiales son extraídos con palas mecánicas y cargadores de las riberas y cauces de los ríos.  Cantera de roca: Más conocidas como canteras de peña, las cuales tienen su origen en la formación geológica de una zona determinada, donde pueden ser sedimentarias, ígneas o metamórficas; estas canteras por su condición estática, no presentan esa característica de autoabastecimiento lo cual las hace fuentes limitadas de materiales. Las canteras de peña, están ubicadas en formaciones rocosas, montañas, con materiales de menor dureza, generalmente, que los materiales de ríos debido a que no sufren ningún proceso de clasificación; sus características físicas dependen de la historia geológica de la región, permitiendo producir agregados susceptibles para su utilización industrial; estas canteras se explotan haciendo cortes o excavaciones en los depósitos. Estos dos tipos de canteras se diferencian básicamente en dos factores, los tipos de materiales que se explotan y los métodos de extracción empleados para obtenerlos. 5. CLASIFICACION

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6. EXPLORACIÓN PRELIMINAR Una de las técnicas de exploración más usuales y convenientes es la inspección de los taludes de corte de la carretera del proyecto y carreteras o trochas adyacentes, puesto que los cortes existentes presentan grandes extensiones de material que no podrían ser explorados mediante calicatas a costo razonable. Se ha tomado la precaución de limpiar el material alterado por la escorrentía superficial y la intemperie antes de realizar cualquier inspección por más preliminar que ésta sea. 7. DESCRIPCIÓN PRELIMINAR DE CANTERAS. En esta etapa se anotan las principales características de los depósitos de suelo como: espesor, compacidad, humedad, consistencia, plasticidad, composición de cada estrato, color, origen, forma del material granular (descripción visual-manual de acuerdo a la norma ASTM D-2488) indicando la posible forma de explotación de la cantera, el volumen disponible, los accesos y propiedad del sector. 7.1 Evaluación De Canteras. Con la información inicial de la evaluación preliminar se procede a tomar una muestra representativa del material de aproximadamente 60Kg, para los ensayos de laboratorio.

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ENSAYOS DE LABORATORIO

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ENSAYO DE GRANULOMETRIA RESUMEN Este ensayo tiene por objeto determinar la granulometría en la Cantera de la localidad de Huachacc mediante el ensayo granulométrico para así poder determinar si este material es apto o no para la construcción mediante su división y separación con una serie de tamices en fracciones granulométricas de tamaños decrecientes.

Además poder determinar el porcentaje de paso de los diferentes tamaños de agregado (fino y grueso).

Conocer el procedimiento para la selección de un agregado grueso y fino para el diseño de mezcla, y de esta manera poder seleccionar un agregado de muy buena calidad Para esto se recolecto una muestra proporcional de cada tipo de agregado para luego ser cuarteado, llevando al laboratorio dichas muestras para su respectivo tamizado; con este ensayo se obtuvo los pesos y porcentajes por cada tamiz, todos estos datos se llevaron a un graficador para así saber a ciencia cierta si se encuentran o no dentro de los límites para los usos correspondientes.

Una vez realizado todos los procedimientos y ensayos correspondientes, los resultados del agregado fino y grueso cumplieron se encontraron dentro de los límites establecidos mas no así el agregado global esto nos lleva a la conclusión que la cantera de Huachacc cumple con la mayoría de los requerimientos para las obras de construcción.

OBJETIVOS. OBJETIVOS GENERALES. Determinar el porcentaje de paso de los diferentes tamaños de suelo y con estos datos construir su curva granulométrica. OBJETIVOS ESPECIFICOS.  Elaborar la gráfica de granulometría y calcular los coeficientes de uniformidad y curvatura.  Determinar el porcentaje de finos, y el contenido de humedad de la muestra.

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GRANULOMETRÍA MATERIALES Y EQUIPOS

TAMICES

BALANZA

FUNDAMENTOS TEORICOS. GRANULOMETRIA.

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HORNO

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Su finalidad es obtener la distribución por tamaño de las partículas presentes en una muestra de suelo. Así es posible también su clasificación mediante sistemas como AASHTO o SUCS. El ensayo es importante ya que gran parte de los criterios de aceptación de suelos para ser utilizados en bases o sub-bases de carreteras, presas de tierra o diques, drenajes, etc. Dependen de este análisis. Para obtener la distribución de tamaños, se emplean tamices normalizados y numerados, dispuestos en orden decreciente. Los tamices a utilizar en el presente ensayo son los siguientes. Tamiz numero N°4 N°10

Abertura (mm) 4.760 2.000

N°20

0.840

N°30

0.590

N°40

0.420

N°60

0.250

N°100

0.194

N°200

0.074

MUESTRA Según sean las características de los materiales finos de la muestra, el análisis con tamices se hace, bien con la muestra entera, o bien con parte de ella después de separar los finos por lavado. Si la necesidad del lavado no se puede determinar por examen visual, se seca en el horno una pequeña porción húmeda del material y luego se examina su resistencia en seco rompiéndola entre los dedos. Si se puede romper fácilmente y el material fino se pulveriza bajo la presión de aquellos, entonces el análisis con tamices se puede efectuar sin previo lavado. Prepárese una muestra para el ensayo, la cual estará constituida por dos fracciones: una retenida sobre el tamiz de 4,760 mm (N° 4) y otra que pasa dicho tamiz. Ambas fracciones se ensayaran por separado. El peso del suelo secado al aire y seleccionado para el ensayo, será suficiente para las cantidades requeridas para el análisis mecánico, como sigue: Para la porción de muestra retenida en el tamiz de 4,760 mm (N° 4) el peso dependerá del tamaño máximo de las partículas de acuerdo con la Tabla 1. ESTUDIO DE CANTERA_HUACHACC

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Tabla 1 Diámetro nominal de las partículas Peso mínimo aproximado de la porción ( gr) más grandes mm (pulg) 9,5 ( 3 /8") 500 19,6 (¾") 1000 25,7 (1") 2000 37,5 (1 ½") 3000 50,0 (2") 4000 75,0 (3") 5000 CÁLCULOS • Valores de análisis de tamizado para la porción retenida en el tamiz de 4,760 mm (N° 4). • Se calcula el porcentaje que pasa el tamiz de 4,760 mm (N° 4) dividiendo el peso que pasa dicho tamiz por el del suelo originalmente tomado y se multiplica el resultado por 100. Para obtener el peso de la porción retenida en el mismo tamiz, réstese del peso original, el peso del pasante por el tamiz de 4,760 mm (N° 4). • Para comprobar el material que pasa por el tamiz de 9,52 mm ( 3/8"), se agrega al peso total del suelo que pasa por el tamiz de 4,760 mm (Nº 4) el peso de la fracción que pasa el tamiz de 9,52 mm (3/8”) y que queda retenida en el de 4,760 mm (N° 4). Para los demás tamices continúese el cálculo de la misma manera. • Para determinar el porcentaje total que pasa por cada tamiz, se divide el peso total que pasa entre el peso total de la muestra y se multiplica el resultado por 100. • Valores del análisis por tamizado para la porción que pasa el tamiz de 4,760 mm (N° 4). • Se calcula el porcentaje de material que pasa por el tamiz de 0,074 mm (N° 200) de la siguiente forma: • Se calcula el porcentaje retenido sobre cada tamiz en la siguiente forma: • Se calcula el porcentaje más fino. Restando en forma acumulativa de 100% los porcentajes retenidos sobre cada tamiz. % Pasa = 100 - % Retenido acumulado

SUCS

GW - GM

AASHTO

A-1 – a (0)

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ENSAYO DE LIMITE LÍQUIDO Y LIMITE PLASTICO El ensayo para determinar el límite líquido como el límite plástico es uno de los más interesantes de los laboratorios de la mecánica de suelos ya que es de gran ayuda para nuestros estudios de suelos para una construcción. Los límites de atterberg o límites de consistencia se basan en el concepto de que los suelos finos, presentes en la naturaleza, pueden encontrarse en diferentes estados, dependiendo del contenido de agua. Así suelo se puede encontrar en un estado sólido, semisólido, plástico, semilíquido y líquido. La arcilla, por ejemplo, al agregar agua, pasa gradualmente del estado sólido al estado plástico y finalmente al estado líquido. El contenido de agua con que se produce el cambio de estado varia de un suelo a otro y en mecánica de suelos interesa fundamentalmente conocer el rango de humedades

I. OBJETIVOS:  Determinar el límite líquido de un suelo mediante la elaboración de una curva de flujo, resultado de la determinación de tres puntos con la ayuda del equipo de la copa de casa grande.  Determinar el límite plástico para lograr ver la plasticidad del suelo en estudio.  Poder saber cuáles son límites de consistencia (Atterberg) de la muestra.  El ensayo será importante para la clasificación.  Conocer bien las propiedades de los suelos (arcillosos y sueltos).  Entender la diferencia sobre el estado de los suelos líquidos, plástico, semisólido y sólido.

II. MARCO TEORICO: 2.1.

Límite Líquido (LL)

Esta propiedad se mide en laboratorio mediante un procedimiento normalizado en que una mezcla de suelo y agua, capaz de ser moldeada, se deposita en la Cuchara de Casagrande, y se golpea consecutivamente contra la base de la máquina, haciendo girar la manivela, hasta que la zanja que previamente se ha recortado, se cierra en una longitud de 12 mm (1/2"). Si el número de golpes para que se cierre la zanja es

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25, la humedad del suelo (razón peso de agua/peso de suelo seco) corresponde al límite líquido. Dado que no siempre es posible que la zanja se cierre en la longitud de 12 mm exactamente con 25 golpes, existen dos métodos para determinar el límite líquido: - trazar una gráfica con el número de golpes en coordenadas logarítmicas, contra el contenido de humedad correspondiente, en coordenadas normales, e interpolar para la humedad correspondiente a 25 golpes. La humedad obtenida es el Límite Líquido. 2.2 limite plástico (LP) Esta propiedad se mide en laboratorio mediante un procedimiento normalizado pero sencillo consistente en medir el contenido de humedad para el cual no es posible moldear un cilindro de suelo, con un diámetro de 3 mm. Para esto, se realiza una mezcla de agua y suelo, la cual se amasa entre los dedos o entre el dedo índice y una superficie inerte (vidrio), hasta conseguir un cilindro de 3 mm de diámetro. Al llegar a este diámetro, se desarma el cilindro, y vuelve a amasarse hasta lograr nuevamente un cilindro de 3 mm. Esto se realiza consecutivamente hasta que no es posible obtener el cilindro de la dimensión deseada. Con ese contenido de humedad, el suelo se vuelve quebradizo (por pérdida de humedad) o se vuelve pulverulento. Se mide el contenido de humedad, el cual corresponde al Límite Plástico. Se recomienda realizar este procedimiento al menos 3 veces para disminuir los errores de interpretación o medición.

III. MATERIALES Y EQUIPO:  Muestra de suelo: previamente secada al horno  Copa de casa grande: calibrada a 1cmt.  Balanza: con precisión de 0.00g.  Ranurador: para realizar la verdura en la parte central de la copa de casa grande.  Pipeta: usada para graduar la cantidad de agua.  Espátula: para homogenizar la muestra.  Tamiz n°40 usada para seleccionar la muestra.  Calculadora: para realizar los cálculos respectivos.  Taras: objeto de metal que contiene la muestra a ensayar.  Horno eléctrico: en el cual se pone la muestra par el secado.

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TARA

 Ranurador. -

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TAMIZ

balanza. -

IV.

PROCEDIMIENTO (LL): 1. El ensayo para el límite liquido empieza por el tamiz número 40

ESPATULA Y TAMIZ

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2. Teniendo la muestra tamizada agregar de agua resolviendo alternadamente y respetitivamente amasado y cortando con la espátula a fin de homogenizar la muestra

3. Colocar la cantidad de muestra en la copa de casa grande y comprimiendo hacia abajo. Extender con una espátula del centro hacia los extremos, hasta una altura de la muestra en el punto más bajo es de 10 mm.

4. Con una firme pasada del ranurador hacer una abertura en la parte central de la muestra contenida en la copa, Accionar el equipo para alzar y dejar caer la copa dos golpes por segundo hasta lograr que las dos mitades se unan aproximadamente 13 mm.se registra el número de golpes en el que se cerró las dos mitades.

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5. Recuerde que en varias ocasiones es necesario tener en cuenta el peso del recipiente en que la muestra es llevada al horno.

V. PROCEDIMIENTO (LP):”LIMITE PLASTICO” 1. El ensayo para el límite plástico tamizar por el tamiz número 40

2. Teniendo la muestra tamizada agregar de agua resolviendo alternadamente y repetitivamente amasado y cortando con la espátula a fin de homogenizar la muestra

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3. coloca la muestra de suelo preparada sobre un vidrio y se frota hasta lograr la forma de un gusanito se realiza un mínimo de tres veces se toma en cuenta para el sacado la parte en donde se quiebra. Estos rollitos deben tener un mínimo de 3mm de diametro.

4. Recuerde que en varias ocasiones es necesario tener en cuenta el peso del recipiente en que la muestra es llevada al horno.

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VI.

CALCULOS DE LÍMITE LÍQUIDO Y LIMITE PLASTICO

Limite liquido 24.85% Limite plastico: 16.67 % Indice plastico: 8.17%

CALCULO DE POTENCUA Y RENDIMIENTO DE CANTERA

CALCULO DE POTENCIA Y RENDIMIENTO DE CANTERA CANTERA: HUACHACC DATOS GENERALES DE CANTERA AREA DE LA CANTERA POR m2 = 47343.71 AREA DE LA CANTERA POR ha = 4.73437 PERIMETRO = 909.35 ML NUMERO DE CALICATAS = 3 CALCULO DE POTENCIA Y RENDIMIENTO PROFUNDIDAD PROMEDIO = 10.5 m SUELO SUPERFICIAL A ELIMINARSE = 0.20 cm POTENCIA BRUTA EN BANCO = 497108.96 m3 DESBROSE = 9468.7 m3 POTENCIA NETA EN BANCO = 487640 m3

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CONCLUSIONES

 La cantera tiene una área de 47343.71m2, una profundidad promedio de 10.5 m, profundidad de material a eliminarse es de 0.20 cm y una potencia neta en banco de 487640 m3.

 Los resultados de ensayos obtenidos son: LIMITE LIQUIDO

24.85%

LIMITE PLASTICO

16.67%

INDICE PLASTICO

8.17%

CLASIF SUCS

GW - GM

CLASIF AASHTO

A-1- a (0)

SALES SOLUBLES TOTALES (AF)

0.01% (80 ppm)

SALES SOLUBLES TOTALES (AG)

0.01% (75 ppm)

RECOMENDACIONES

El material de la cantera Huachacc, por los resultados obtenidos de los ensayos, cumple con los requerimientos para AFIRMADO.

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ANEXOS:

REALIZANDO EL LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO DE LA CANTERA HUACHACC

REALIZANDO EL RADIADO DE LOS PUNTOS

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REALIZANDO LA EXCAVACION PARA LA OBTENCION DE MUESTRAS DE LA CANTERA

SACANDO LAS MUESTRAS PARA LOS ENSAYOS CORRESPONDIENTES

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EN EL LABORATORIO PARA LA REALIZACION DE LOS TRABAJOS CORRESPONDIENTES

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