Item 3 - Pavimentos.docx

“Decenio de la igualdad de oportunidades para hombres y mujeres”

FACULTAD DE INGENIERIAS Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

CURSO:

DISEÑO MODERNO DE PAVIMENTOS

TEMA:

CONTENIDO DE HUMEDAD

PROFESOR:

ING. HUGO CASSO VALDIVIA

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ALUMNO:

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CICLO:

HUAMAN GUZMAN HAILE E. CHAVEZ MONTORO ALBERT APONTE NEYRA KEVIN LIZARBE DIAZ ELVIS DANIEL TUMIALAN POMA IVAN

IX

2019

Dedicatoria. A nuestros padres, por estar con nosotros, por enseñarnos a crecer y a que si caemos debemos levantarnos, por apoyarnos y guiarnos, por ser las bases que nos ayudaron a llegar hasta aquí.

ÍNDICE 1. INTRODUCCION ................................................................................................. 1 2. OBJETIVOS ........................................................................................................ 2 2.1. Objetivos Generales .................................................................................. 2 2.2. Objetivos Especifico .................................................................................. 2 3. MARCO TEORICO .............................................................................................. 3 3.1. Determinación del contenido de humedad ................................................ 3 3.2. Materiales y equipos .................................................................................. 4 3.3. Muestra a ensayar ..................................................................................... 6 3.4. Procedimiento............................................................................................ 7 3.5. Cálculos ..................................................................................................... 9 3.6. Presentación de resultados .................................................................... 11 4. CONCLUSION ................................................................................................... 11 5. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ................................................................. 12

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1. INTRODUCCION

Al iniciar una construcción, siempre debemos tener en cuenta uno de los factores principales que la afectan: el terreno.

El terreno al que los cimientos traspasan la carga de las edificaciones debe contar con ciertas características de resistencia, compresibilidad y humedad.

Sin embargo, las características de un suelo a otro varían de forma impresionante, esto por los diferentes componentes que conforman los suelos. Así pues, es de suma importancia realizar un estudio de Mecánica de Suelos cada vez que se tenga proyectada una construcción. El suelo como se conoce presenta poros, los cuales se encuentran en la intemperie y pueden estar llenos con agua, estos poseen un grado de humedad, el cual es de gran importancia ya que con él podríamos saber si el suelo nos aporta agua a la mezcla.

Es por eso que es importante realizar ensayos para determinar el grado de humedad de un suelo. Como es el caso, en nuestro laboratorio utilizaremos muestras de suelo que están parcialmente secos (al aire libre) para la determinación del contenido de humedad total del suelo. Este método consiste en someter una muestra de suelo a un proceso de secado y comparar su masa antes y después del mismo para determinar su porcentaje de humedad total. Así también realizaremos el ensayo de Gravedad específica, el cual nos permite hallar la cantidad de vacíos que hay en un determinado suelo, y es tal vez el más importante de las practicas realizadas en el laboratorio, ya que nos permite clasificar un suelo.

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OBJETIVOS

GENERAL

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Determinar el índice de resistencia de los suelos denominado Relación de soporte de california (CBR) evaluando la resistencia potencial del material ya sea subrasante, base, sub-base empleados en el diseño de pavimentos.  Establecer una relación entre el comportamiento de los suelos principalmente utilizados como bases y sub. rasantes bajo el pavimento de carreteras y aeropistas, determinando la relación entre el valor de CBR y la densidad seca que se alcanza en el campo.

ESPECIFICO

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  



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.

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MARCO TEORICO Definición de CBR El CBR de un suelo es la carga unitaria correspondiente a 0.1” ó 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. El asumido mecanismo de falla del suelo generado por el pistón de 19.4 cm² en el Ensayo C.B.R. La condición de frontera es un problema.



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.

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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. 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.

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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 penetrometro dinámico de cono.

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EQUIPOS Y MATERIALES Prensa: Similar a las usadas en ensayos de compresión, utilizada para forzar la penetración de un pistón en el espécimen. Debe tener una capacidad suficiente para penetrar el pistón en el espécimen a una velocidad de 1.27 mm/min (0.05”/min) y hasta una profundidad de 12.7 mm (0.5”). El desplazamiento entre la base y el cabezal se debe poder regular a una velocidad uniforme de 1.27 mm (0.05") por minuto. La capacidad de la prensa y su sistema para la medida de carga deben ser de 44.5 kN (10000lbf) ó más y la precisión mínima en la medida debe ser de 44N ó menos. Martillo de compactación: de 10 libras Aparato medidor de expansión: compuesto por: 

Una placa de metal perforada, por cada molde, de 149.2 + 1.6 mm (5 7/8 ±1/16”) de diámetro, cuyas perforaciones no excedan de 1,6 mm (1/16") de diámetro. Estará provista de un vástago en el centro con un sistema de tornillo que permita regular su altura.

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Un trípode cuyas patas puedan apoyarse en el borde del molde, que lleve montado y bien sujeto en el centro un dial (deformímetro), cuyo vástago coincida con el de la placa, de forma que permita controlar la posición de éste y medir la expansión, con aproximación de 0.025 mm(0.001").

Moldes: De metal, cilíndricos, de 152,4 mm ± 0.66 mm (6 ±0.026") de diámetro interior y de 177,8 ± 0.46 mm ( 7 ± 0.018") de altura, provisto de un collar suplementario de 51 mm (2.0") de altura y una placa de base perforada de 9.53 mm (3/8") de espesor. Las perforaciones de la base deberán ser por lo menos 20 uniformemente espaciadas dentro de la circunferencia del molde, no excederán de 1,6 mm (1/16”) de diámetro. La base se deberá poder ajustar a cualquier extremo del molde. Disco espaciador: De forma circular, metálico, de 150.8 ± 0.8mm (5 15/16”±1/32”) de diámetro y de 61.37 ± 0.25 mm.

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(2.416 ± 0.01") de espesor, para insertarlo como falso fondo en el molde cilíndrico durante la compactación. Sobrecargas metálicas: Unas diez por cada molde, una anular y las restantes ranuradas, con una masa de 2,27 ± 0.04 Kg (5 ± 0.10 lb) cada una, 149.2 + 1.6mm. (5 7/8 ± 1/16”) de diámetro exterior y la anular con 54 mm de diámetro en el orificio centra. Pistón de penetración: Cilíndrico, metálico de 49.63 ± 0.13 mm de diámetro (1.954 ± 0.005"), área de 1935 mm² (3 pulg²) y con longitud necesaria para realizar el ensayo de penetración con las sobrecargas precisas de acuerdo con la Sección 3.6, pero nunca menor de 101.6 mm (4"). Dos diales (deformímetros): Con recorrido mínimo de 25 mm (1") y divisiones en 0.025 mm (0.001"), uno de ellos provisto de una pieza que permita su acoplamiento en la prensa para medir la penetración del pistón en la muestra. Tanque: Con capacidad suficiente para la inmersión de los moldes en agua. Horno: Termostáticamente controlado, regulable a 110 ± 5°C (230 ± 9°F) Balanzas: Una de 20 kg de capacidad, y otra de 1000 g con sensibilidades de 5 g y 0.1 g respectivamente. Herramientas y accesorios. Pala, platón o bandeja metálica de mezclado, machete, baldes y espátula. Tamices: De 4.75 mm (No.4) y de 19.0 mm (3/4").

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PROCEDIMIENTO 1. Preparar tres muestras de material cada una con pesos de 6000 gr y a partir de ello se realiza un cuarteo para que éste tenga diferentes tamaños en su composición granular. 2. Luego, debemos tamizarla con el propósito de que el 75% del material pase el tamiz, de lo contrario resultaría necesario hacer reemplazo de material con el que pasa por dicho tamiz, pero queda retenido en el Número 4. 3. Para cada molde ajustar el molde a la base, insertar el disco espaciador en el molde y cubrirlo con un disco de papel filtro. 4. Después, de haber determinado la humedad óptima y natural del terreno, 7% y 1% (por medio del ensayo de laboratorio de proctor modificado), respectivamente. Con estos valores se procede a calcular la cantidad de agua que se debe suministrar a la muestra para alcanzar la humedad óptima. 5. Fabricar 3 probetas de 5 capas cada una: 1 de 12 golpes por capa, 1 de 25 golpes por capa y 1 de 56 golpes por capa, se compacta el suelo con las energías necesarias para este caso se utilizó proctor modificado. 6. Para cada molde retirar la base, el collar y el disco espaciador, se da vuelta a la muestra se enrasa con el machete y se pesa el molde con el suelo compactado. 7. Colocar un disco de papel filtro sobre la base, invertir la muestra y asegurar el molde a la base de forma que el suelo quede en contacto con el papel filtro. 8. Colocar dos pesas ranuradas (aprox. 5 libras cada una) sobre la muestra de suelo compactado para simular la presión de sobrecarga requerida. 9. Sumergir en un tanque de inmersión durante un lapso de 96 horas las probetas con la muestra dentro. A partir del momento de la inmersión y cada 24 horas se lee la expansión o contracción de las muestras, con un deformímetro ubicado en un trípode que se ubica sobre el molde directamente.

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Pasadas las 96 horas se extrae la muestra del tanque de inmersión y se deja escurriendo durante 15 minutos luego se lleva a una prensa, la cual imparte una fuerza de penetración a una velocidad de deformación de 1.27 mm por minuto. 11. Colocar la muestra en la máquina de compresión y sentar el pistón sobre la superficie de suelo utilizando una carga inicial no mayor de 4.5 kg. Fijar el cero en los deformímetros de medida de carga y de penetración (o deformación). 12. Hacer lecturas de deformación o penetración y tomar las respectivas lecturas del deformímetro de carga. CALCULOS Y RESULTADOS PARA LAS MUESTRAS SECAS 

12 golpes Datos DATOS INICIALESiniciales: MOLDE 15 molde 15 Diámetro promedio (mm)

151,77

Altura del molde (mm)

179

Volumen del molde (mm3)

3238140,612

Masa del molde (g)

7181

Masa del molde + muestra (g)

11775

Peso de las pesas (g)

5000

Masa muestra (g)

4594

Numero de golpes por cada capa

12

Numero de capas

5

Humedad natural (%)

13,6

Volumen del molde (cm3)

3238,140612

Densidad húmeda de la muestra (g/cm3)

1,418715414

Densidad seca de la muestra (g/cm3)

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