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DISEÑO DE PAVIMENTOS

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIRIA CIVIL UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ

Contenido INTRODUCCION ............................................................................................... 2 REFERENCIAS NORMATIVAS ......................................................................... 3 OBJETIVOS ....................................................................................................... 3 1. MARCO TEORICO ...................................................................................... 3 1.1. Desarrollo histórico................................................................................ 3 1.2. Concepto y teoría .................................................................................. 3 1.3. Especificaciones del equipo de PDC .................................................... 4 1.4. Correlación entre PDC y CBR ................................................................. 4 1.5. significado y Uso ...................................................................................... 5 1.6. Principio de trabajo .................................................................................. 8 2. MATERIALES................................................................................................. 8 3. EQUIPOS Y HERRAMIENTAS .................................................................... 9 4. PROCEDIMIENTO .................................................................................... 13 ANTES DEL PROCEDIMIENTO. .................................................................. 13 5. CALCULOS ............................................................................................... 19 6. PRESENTACION DE RESULTADOS ....................................................... 20 7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................. 21 8. BIBLIOGRAFIA .......................................................................................... 22

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ENSAYO DE: PENETRACION DINAMICA DE CONO

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INTRODUCCION La determinación del Valor de Soporte California, CBR, parámetro aplicado en el diseño de pavimentos flexibles, en general es considerada como un proceso complejo que adicionalmente requiere de bastante tiempo para su obtención. Como respuesta a estas dificultades surgen diferentes dispositivos como el PDC (Cono Dinámico de Penetración) que facilitan y proporcionan mayor practicidad a los ensayos convencionales. El PDC es una herramienta útil, multifuncional, su uso trae una gama de beneficios. Sin embargo, es necesaria una buena interpretación para determinar parámetros de diseño finales más confiables, optimizando tiempo, dinero, recursos humanos y mecánicos.

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REFERENCIAS NORMATIVAS

ASTM 6951

03

OBJETIVOS 

Determinar la correlación que existe entre el DPL y el valor de CBR, cave destacar que este valor no tiene aproximación al valor de CBR pues se utiliza usualmente para determinar dicho valor INSITU.

1. MARCO TEORICO 1.1. Desarrollo histórico El DCP fue desarrollado en 1956 por Scala; estudios realizados en campo por Livneh y Ishali (1987) y Kleyn (1975) han sido básicos para la evaluación de pavimentos. Posteriormente se ha difundido su uso en Inglaterra, Australia, Canadá, Nueva Zelanda y Estados Unidos.(VISCARRA AGREDA, 2005, p. 1)

1.2. Concepto y teoría Este instrumento es utilizado esencialmente para evaluar la resistencia de suelos tanto no disturbados como compactados y estimar un valor de CBR en campo. A diferencia de este último, el PDC presenta ventajas como su simplicidad y economía de uso. Implícitamente, el PDC estima la capacidad estructural de las diferentes capas que conforman a un pavimento, detecta simultáneamente el grado de heterogeneidad que puede encontrarse en una sección y la uniformidad de compactación del material, de una manera rápida, continua y bastante precisa. El proceso tiene similitud con el ensayo de SPT, con la diferencia de que se mide las longitud que penetra una cierta cantidad de golpes que es de manera secuencial, este ensayo se realiza in-situ, y no requiere preparación de material pues el material esta en campo y no será removido. pág. 3

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1.3. Especificaciones del equipo de PDC Recientemente la ASTM publicó una metodología estándar para el uso y aplicación del DCP en pavimentos, con la designación: D-6951-03. Este ensayo utiliza un DCP basado en el dimensionamiento de Sowers, con un martinete de 8 kg el cual tiene una caída libre de 575 mm y un cono intercambiable en la punta con un ángulo de 60º y un diámetro de 20 mm. 1.2 El método de ensayo proporciona una opcionales de 4.6 kg [10,1 libras] martillo deslizante cuando el uso de las 8-kg [17,6 libras] masa deslizante produce una penetración excesiva en condiciones de suelo blandas. 1.3 Los valores indicados en unidades SI o en unidades pulgada-libra deben ser considerados como los estándares. Los valores indicados en cada sistema pueden no ser exactamente equivalentes; Por lo tanto, cada sistema debe ser utilizado independientemente del otro. La combinación de valores de los dos sistemas puede resultar en la no conformidad con el estándar.

1.4. Correlación entre PDC y CBR Como se dijo anteriormente el principal objetivo del PDC es determinar el CBR mediante una correlación.

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1.5. significado y Uso 4.1 Este método de ensayo se utiliza para evaluar la resistencia in situ de suelo no perturbado y materiales compactados (o ambos). La tasa de penetración de los 8-kg [17,6 libras] DCP puede ser utilizado para estimar CBR (Ratio Teniendo California) in situ, para identificar espesor estratos, resistencia a la cizalladura de estratos, y otras características del material. Existen 4.1.1 Otros métodos de ensayo para DCP con diferente los pesos de martillo y tamaños de punta de cono, que tienen correlaciones que son únicos para el instrumento. 4.2 Las 8-kg [17,6 libras] DCP se sostiene verticalmente y por lo tanto se usa típicamente en aplicaciones de construcción horizontales, como pavimentos y losas de piso. 4.3 Este instrumento se utiliza típicamente para evaluar materiales propiedades abajo hasta una profundidad de 1,000 mm [39 in.] debajo de la superficie. La profundidad de penetración se puede incrementar el uso de extensiones de barras de arrastre. Sin embargo, si se utilizan las extensiones de barras de arrastre, se debe tener cuidado cuando se utiliza correlaciones para estimar

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otros parámetros ya que estas correlaciones son solamente apropiado para especificidad c DCP configuraciones. La masa y la inercia del dispositivo cambiarán y se producirá fricción de la piel a lo largo de las extensiones de barras de arrastre. 4.4 Las 8-kg [17,6 libras] DCP se pueden utilizar para estimar el características de resistencia de finos y los suelos de grano grueso, materiales de construcción granulares y débiles materiales estabilizadas o modificados. Las 8-kg [17,6 libras] DCP no se puede utilizar en materiales altamente estabilizados o cementados o para materiales granulares que contienen un gran porcentaje de agregados de más de 50 mm [2 in.]. 4.5 Las 8-kg [17,6 libras] DCP se pueden utilizar para estimar el fuerza de los materiales in situ subyacente a una capa límite o altamente estabilizada por primera perforación o extracción de muestras un orificio de acceso. norte beneficios según objetivos 1-El DCP suele usarse para evaluar la densidad de un material bastante uniforme relacionando densidad a la penetración de tarifa en el mismo material. De esta manera under compacted o “puntos blandos” puede ser identificar aunque el DCP no mide la densidad directamente. 2 4.5.1 a campo DCP resultados de la medición en un campo o in situ CBR y no se correlacionan normalmente con el laboratorio o empapada CBR del mismo material. La prueba tiene así por objeto evaluar la fuerza en situ de un material bajo condiciones de campo existentes.

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1.6. Principio de trabajo 1) Preparación del equipo: Es importante que todas las uniones atornilladas que mantenerse apretados durante la prueba. Las articulaciones deben ser aseguradas con las llaves antes de comenzar cada ensayo. Puede ser necesario el uso de un compuesto hilo no endurezca de bloqueo. Funcionamiento del DCP con uniones sueltas se reducirá la vida útil del instrumento. 2) Preparación de la muestra: No se requiere preparación si la prueba es empezar desde la superficie. El instrumento ha de ser mantenido en una posición vertical con el peso del martillo gota en el asiento del cono antes del comienzo de la prueba. El DCP es capaz de penetrar a través de asfalto y del curso base de materiales. Después de completar la disposición de la DCP, que es necesaria para registrar la lectura cero del instrumento. 3) Procedimiento de prueba: El DCP necesita tres operadores, una para sostener el instrumento, una para levantar y dejar caer el peso y un técnico para registrar los resultados. El instrumento se mantiene vertical y el martillo para levantarse con cuidado al mango. Se debe tener cuidado para asegurarse de que el peso está en contacto.

2. MATERIALES Solo se utilizó como material el suelo in-situ, lo cual no necesita mucha referencia, por ello en el presente informe solo se hará mención al suelo.

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3. EQUIPOS Y HERRAMIENTAS

FOTOGRAFIA: 01

DESCRIPCION:

USO EN ENSAYO:

Penetrómetro PENETROMETRO

Dinámico de Cono de

DINAMICO DE CONO

8kg., dispositivo usado para evaluar la resistencia de los suelos inalterados y/o compactados.

AUTOR: Richard Chura Quispe FOTOGRAFIA: 02

DESCRIPCION:

USO EN ENSAYO:

El eje de guía se encuentra en la parte EJE DE GUÍA.

inferior del martillo de 8 kg

AUTOR: Richard Chura Quispe

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FOTOGRAFIA: 03

DESCRIPCION:

USO EN ENSAYO: El mazo tiene una perforación para ajuste 15.8mm en la

MAZO DE 8KG O

parte superior, tiene

PESA DUAL.

un collar añadido para aumentar la masa a 8kg y en la parte de abajo tenemos un martillo de 4.6kg.

AUTOR: Richard Chura Quispe FOTOGRAFIA: 04

DESCRIPCION:

USO EN ENSAYO:

PESA CON BORDE

Esta pesa tiene una una masa de 4.6kg que equivale también decir 10.1 libras

AUTOR: Richard Chura Quispe

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FOTOGRAFIA: 05

DESCRIPCION:

USO EN ENSAYO:

Esta lanza o varilla de LANZA O VARILLA DE penetración tiene un PENETRACIÓN.

diámetro de 16mm y una altura de 39.4 pulgadas hasta 1m

AUTOR: Richard Chura Quispe FOTOGRAFIA: 06

DESCRIPCION:

USO EN ENSAYO:

REGLA MILIMETRADA. (BARRA GRADUADA).

AUTOR: Richard Chura Quispe

FOTOGRAFIA: 07

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DESCRIPCION:

USO EN ENSAYO:

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El equipo debe ser de PUNTA CÓNICA

acero inoxidable con

PERDIDA Y FIJA CON

excepción de cono, el

ÁNGULO DE 60°,

cual puede ser de

DIÁMETRO DE 2 CM.

acero endurecido u

DE BASE DEL CONO.

otro material similar, resistente al desgaste.

AUTOR: Richard Chura Quispe FOTOGRAFIA: 08

DESCRIPCION:

USO EN ENSAYO:

COPLA. LLAVE FRANCESA DE 8” LLAVE MIXTA HEXAGONAL

AUTOR: Richard Chura Quispe

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4. PROCEDIMIENTO ANTES DEL PROCEDIMIENTO.     

Inspección preliminar de suelo. Para observar áreas de material en falla, y Para localizar suelos con potencial de colapso. Control de construcciones. Para verificar el nivel y uniformidad.  Verificación del equipo de PDC, identificar partes dañadas por el uso, desgaste excesivo de la barra o la punta, todas las uniones deben de estar bien ajustadas

1°PASO: Ubicar el lugar de ensayo FIGURA 1: ubicación del lugar

FUENTE: Olarte Mamani isau erick

2°PASO: Una vez ubicado el lugar de ensayo, se ubica el equipo PDC verticalmente sobre un nivel de terreno donde no se encuentre directamente con piedras que obstaculicen el ensayo

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FIGURA 2: ubicación del equipo de PDC

FUENTE: sonco Condori Katherine Kelly

3° PASO: El ensayo de PDC necesita de tres operarios, uno se encarga de mantener la verticalidad y el soporte del equipo, un segundo se encarga del golpe con el martillo y el tercero observa y apunta las medidas

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FIGURA 3: acomodo de los operadores

FUENTE: Olarte Mamani isau erick

4°PASO: Al iniciar el ensayo con el penetro metro se introduce el cono asentándolo 2” en el fondo del terreno para garantizar q se encuentre completamente confirmado.

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FIGURA 4: introduciendo la punta del equipo 2”

FUENTE: choquetico suaña dixzon

5°PASO: El proceso de golpe con el martillo es levantarlo hasta la parte superior del de recorrido y dejarlo caer, no deberá golpearse la parte superior del equipo tampoco impulsar el martillo hacia abajo. FIGURA 5: realizando el golpe con el martillo a caída libre

FUENTE: Olarte Mamani isau erick

6°PASO: El operador dirige la punta del PDC dentro del suelo levantando el martillo deslizante hasta la manija y soltando a caída libre hasta golpear el yunque la

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penetración total para un determinado número de golpes es medida y registrada en términos de milímetros por golpe, valor q es utilizado para describir la rigidez, para estimar una resistencia CBR in-situ atreves de una correlación apropiada o para establecer otras características del material. FIGURA 6: dirección de la punta del PDC

FUENTE: Choquetico suaña dixzon

7°PASO: Para realizar las lecturas posee una regla metálica de medición sujeta al instrumento por dos soportes, un soporte superior unido al yunque q sirve de referencia para las lecturas y un soporte inferior fijo a la regla y unido a la barra de penetración

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FIGURA 7: medición de lectura con la regla metálica

FUENTE: Olarte Mamani isau erick

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5. CALCULOS 1. DETERMINACION DE LA DISTANCIA DE PENETRACION 1 golpe 2 golpes 3 golpes 4 golpes

955 - 943 943 - 930 930 - 917 917 - 900

= 12 mm =13 mm = 13 mm = 17 mm

2. DETERMINACION DE P/G (penetracio entre golpe) 1 golpe 2 golpes 3 golpes 4 golpes

12 / 1 13 / 2 13 / 3 17 / 4

= 12 = 6.5 = 4.33 = 4.25

3. DETERMINACION DE PDC Factor de peso de 8 kg = 1 1 golpe 2 golpes 3 golpes 4 golpes

12*1 6.5*1 4.33*1 4.25*1

= 12 = 6.5 = 4.33 = 4.25

= 6.77

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4. DETERMINACION DE CBR PARA CL

= 75.33

PARA CH

= 51.45%

OTROS SUELOS

CBR= 34.29

6. PRESENTACION DE RESULTADOS N° de golpes 0 1 2 3 4

pectura Penetracion Penetracion PDC CBr PDC golpe 955 943 12 12 12 930 13 6.5 6.5 917 13 4.33 4.33 900 17 4.25 4.25

34..29 %

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7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES CONCLUSIONES  

El martillo que es utilizado en el ensayo es usualmente utilizado solo para pavimentos pesado. Los resultados de CBR de correlación, no son iguales pues el proceso es distinto, lo que limita a este ensayo solo para determinar el CBR insitu.

RECOMENDACIONES  

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Es muy beneficioso antes de hacer el ensayo realizar una exploración del suelo, para saber que tipo de equipo DPL se utilizara. Es recomendable utilizar este equipo en terrenos naturales donde reposara una estructura de un pavimento

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8. BIBLIOGRAFIA

ASTM D 1556. (2007). Método para determinar la Densidad y peso unitario del suelo en su lugar por el Método de cono de arena (1.a ed., Vol. 1). lima- peru: MTC. Axel Antonio Guzman Abril. (2013, junio). MANUAL OPERATIVO DEL APARATO DE GLOBO DE HULE ASTM D 2167, ANÁLISIS COMPARTIVO Y DESCRITIVO CON EL MÉTODO DEL CONO DE ARENA ASTM D 1556 PARA LA DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DE CAMPO. Universidad San Carlos de Guatemala, guatemala. KSA, K. S. A. (2001). Test method for soil density by the sand replacement method. seul, korea del sur. MTC E117, M. (2016). MANUAL DE ENSAYO DE MATERIALES (Ministerio de transportes y comunicaciones, Vol. 2). lima peru: Ministerio de transportes y comunicaciones. PARK, S.-S. (2010). Evaluation of the sand-cone method for determination of the in-situ density of soil. Thomas Telford Ltd., 60(1), 1.

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