INFORME DE COMPACTACION DE SUELOS EN CARRETERAS
MECÁNICA DE SUELOS I
INFORME DE COMPACTACIÓN DE SUELOS EN CARRETERAS DOCENTE: ING. CASTILLO ROBERTO CARLOS ASIGNATURA: MECÁNICA DE SUELOS I INTEGRANTES:
ANCCASI ANCCASI, Paola Stefani
ATAO SURICHAQUI, Oved David
CHAVEZ ORTEGA, Walter Gilver
COSME VERASTEGUI , Jhoset Jhaquely
SOTO TAIPE, Flor Sintya
FECHA DE ENTREGA: 21-06-2018 CÓDIGO DEL GRUPO Y SECCIÓN: 1.4 – CDI 4842
HUANCAYO-2018
INDICE
1. INTRODUCCIÒN ...................................................................................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. 2. FUNDAMENTO TEORICO ...................................................................................................................... 5 3. OBJETIVO ................................................................................................ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. 4. MATERIALES Y EQUIPOS ......................................................................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. 5. PROCEDIMIENTO DE ENSAYO ...............................................................................................................9 6. CALCULOS Y RESULTADOS .................................................................................................................. 13 7. CONCLUCIONES .................................................................................................................................. 15 8.RECOMENDACIONES...........................................................................................................................16 9.BIBLIOGRAFIA:..................................................................................................................................... 17
INTRODUCCIÓN El ensayo de Proctor se realiza para determinar la humedad optima a la cual un suelo alcanzará su maxima compacidad. La humedad es importante pues aumentando o disminuyendo su contenido en el suelo se pueden alncanzar mayores o menores densidades del mismo. Es por esto que el ensayo de Proctor tiene una real importancia en la construccion, ya que las carreteras necesitan una base resistente donde apoyarse. La oficina del Ministerio de Transportes ha llegado una solicitud de reclamo por parte de un contratista en el que indica que la supervisión no ha evaluado adecuadamente un tramo ejecutado de carretera a nivel de base granular a 2500msnm, dándolo por desaprobado a nivel de compactación, lo cual ha impedido que el contratista valorice el mes en la partida indicada. La carretera es de 5mts de ancho útil entre plantillas y el problema se suscita por una longitud ejecutada de medio kilómetro. La Entidad ha indicado que tomará como criterio de juicio para dictaminar, los resultados de los últimos 6 controles, ya que con los anteriores no ha encontrado mayores inconvenientes. Este trabajo practico se realizaran el desarrollo del caso dando un resultado que acepta o rechaza.
Docente: Msc Ing° Roberto Carlos Castillo Velarde, Mayo 2018
COMPACTACIÓN DE SUELOS EN CARRETERAS PROBLEMA DE OBRA
A la oficina del Ministerio de Transportes ha llegado una solicitud de reclamo por parte de un contratista en el que indica que la supervisión no ha evaluado adecuadamente un tramo ejecutado de carretera a nivel de base granular a 2500msnm, dándolo por desaprobado a nivel de compactación, lo cual ha impedido que el contratista valorice el mes en la partida indicada. La carretera es de 5mts de ancho útil entre plantillas y el problema se suscita por una longitud ejecutada de medio kilómetro. La Entidad ha indicado que tomará como criterio de juicio para dictaminar, los resultados de los últimos 6 controles, ya que con los anteriores no ha encontrado mayores inconvenientes. Se solicita: 1 2 3 4
De acuerdo a los datos de obra que informó la supervisión (ver hoja de datos), verificar la gradación del material.Grafique Calcule el LL (grafique), LP y el IP del material de base granular. Indique si aprueba o no el material por estosconceptos. Clasifique los suelos por SUCS y AASHTO. Si usa ábacos, tablas, etc. colóquelas y muestre como llega alresultado. Defina el método de Proctor Modificado que aplica, sustentando los conceptos que usará para el métodoelegido.
5
Calcule las densidades secas de campo con el método del cono de arena para los ensayos I, II y III (ver
datos de ensayos) y obtenga los porcentajes de compactación medidos. 6
Se dispone de un de nsímetro nuclear Troxler 3440 serie 236586, usado e n obra y para el cual antes de
iniciar su utilización se ejecutó un tramo de prueba en base granular de la cantera El Platanal, habiendo sido posible lanzar dos ecuaciones de correlación, una para obtener densidades corregidas y la segunda ecuación para obtener humedades corregidas. La Entidad con los d atos de campo iniciales, en cada punto de control, revisa las correlaciones obtenidas para 30 ensayos de cono de arena y 30 ensayos promedios de densímetro nuclear alcanzados por la Supervisión, a fin de validar o no ambas correlaciones. Desarrollar y graficar. 7 8 9
Calcule los porcentajes de compactación corregidos y humedades corregidas con el densímetro nuclear para los ensayos IV, V y VI. Informar el número mínimo de controles que debió haber presentado el contratista para solicitar aprobación de todo el tramo. De acuerdo a los resultados obtenidos recomendaría a la Entidad que mantenga suspendida la
valorización del contratista?Sustente
SOLUCIONARIO 1. De acuerdo a los datos de obra que informó la supervisión (ver hoja de datos), verificar la gradación del material.Grafique. DATOS DE ENSAYOS DE LABORATORIO: GRANULOMETRIAS: M- 01
Pe s o tota l de la muestra
GRADACIÓN A
29512
Fraccion Material fi n o
908.6
Pesos retenidos : 2 1/2''
-
-
2''
-
100
1 1/2''
3125
-
1''
2864
-
3/4''
2945
-
1/2''
2514
-
3/8''
2843
30 - 65
N° 4
3062
25 - 55
N° 10
251.6
15 - 40
N° 20
224.6
-
N° 40
116.3
N° 50
63.2
-
N° 80
74.3
-
N° 100
36.2
-
N° 200
48.3
2-8
8 - 20
ANALISIS GRANULOMETRICO POR TAMIZADO Abertura
PESO
% RETEND.
% RETEND.
% QUE
(mm)
RETEND.
PARCIAL
ACUMUL.
PASA
2 1/2"
60.350
0.00
0.00
0.00
100.00
2"
50.800
0.00
0.00
0.00
100.00
1 1/2"
38.100
3125.00
16.38
16.38
83.62
1"
25.400
2864.00
15.01
31.40
68.60
3/4"
19.000
2945.00
15.44
46.83
53.17
1/2"
12.700
2514.00
13.18
60.01
39.99
3/8"
9.500
2843.00
14.90
74.92
25.08
Nº 4
4.750
3062.00
16.05
90.97
9.03
Nº 10
2.000
251.60
1.32
92.29
7.71
Nº 20
0.840
224.60
1.18
93.46
6.54
Nº 40
0.430
116.30
0.61
94.07
5.93
Nº 50
0.000
63.20
0.33
94.40
5.60
TAMIZ
N°80
0.180
74.30
0.39
94.79
5.21
N°100
0.150
36.20
0.19
94.98
5.02
Nº 200
0.075
48.30
0.25
95.24
4.76
Fondo
0.000
908.60
4.76
100.00
0.00
19076.10
100
Total
(AASHTO T 88, ASTM D 422)
CURVA GRANULOMETRIA 120.00 100.00 ) % ( a s a p e u q e j a t n e c r o P
80.00 60.00 % TAMIZ PASANTE 40.00
GRADACION A
20.00 0.00
0 5 3 . 0 6
0 0 8 . 0 5
0 0 1 . 8 3
0 0 4 . 5 2
0 0 0 . 9 1
0 0 7 . 2 1
0 0 5 . 9
0 5 7 . 4
0 0 0 . 2
0 4 8 . 0
0 3 4 . 0
0 0 0 . 0
0 8 1 . 0
0 5 1 . 0
5 7 0 . 0
0 0 0 . 0
Diametro de Tamiz (mm)
DESCRIPCIÓN DE SUELO PESOS DE MUESTRA Grava 2" - N° 4 (gr.): Arena N°4 - N°200 (gr.): Finos < N°200 (gr) ANÁLISIS DE SUELO D60: 21.833 Cc: D30: 10.556 Cu: D10: 5.037
90.97 4.27 4.76 1.0132 4.3345
2. Calcule el LL (grafique), LP y el IP del material de base granular. Indique si aprueba o no el material por estosconceptos.
25
LIMITE LIQUIDO (MTC E 110, AASHTO T 89)
PESO TARA + SUELO HUMEDO
(gr.)
T-33 60.58
PESO TARA + SUELO SECO
(gr.) (gr.)
52.36 29.63
53.38
29.06
53.60 29.33
(gr.) (%)
22.73 36.16 13
24.32 32.32 22
24.27 29.83 31
Nº TARA
PESO DE LA TARA PESO DEL SUELO SECO CONTENIDO DE HUMEDAD NUMERO DE GOLPES
T-34 61.24
T-35 60.84
Contenido de Humedad (25 Golpes)
27.1827
CONTENIDO DE HUMEDAD A 25 GOLPES
38 37 36 35 34 ) 33 % ( D32 A D31 E M30 U H29 E D28 O 27 D I N26 E T N25 O C24 23 22 21 20
y = -7.289ln(x) + 54.856
10
100
NUMERO DE GOLPES
LIMITE PLÁSTICO (MTC E 111, AASHTO T 90)
PESO DEL SUELO SECO
(gr.)
T-20 29.66 28.80 25.73 3.07
CONTENIDO DE HUMEDAD
(%)
28.01
Nº TARA PESO TARA + SUELO HUMEDO
(gr.)
PESO TARA + SUELO SECO
(gr.) (gr.)
PESO DE LA TARA
T-03 27.68 26.95 24.35 2.60
Promedio
28.08
28.04
MECÁNICA DE SUELOS I
COMPACTACION DE CARRETERAS
CONSTANTES FISICAS DE LA MUESTRA LIMITE LIQUIDO (%) LIMITE PLASTICO (%) INDICE DE PLASTICIDAD (%)
NORMA EG- 2013
31.49 28.01 3.48
MECÁNICA DE SUELOS I
COMPACTACION DE CARRETERAS
3. Clasifique los suelos por SUCS y AASHTO. Si usa ábacos, tablas, etc. colóquelas y muestre como llega al resultado. NORMA
ASTM D 2488 – 00
NTP 339.134:1999 SUELOS. Método para la clasificación de suelos con propósitos de ingeniería (sistema unificado de clasificación de suelos, SUCS).
Abertura
% QUE
(mm)
PASA
Nº 10
2.000
7.71
Nº 40
0.430
5.93
Nº 200
0.075
4.76
TAMIZ
LIMITE LIQUIDO (%) LIMITE PLASTICO (%) INDICE DE PLASTICIDAD (%)
31.49 28.01 3.48
MECÁNICA DE SUELOS I
COMPACTACION DE CARRETERAS
MECÁNICA DE SUELOS I
COMPACTACION DE CARRETERAS
SUCS 1) Identificamos si es suelo de grano grueso o grano fino con el 50% que pasa o retiene la malla #200
TAMIZ Nº 200 DIVISIONES PRINCIPALES GRAVAS
DE
Más de la Gravas mitad de la con finos fracción gruesa es retenida por el (apreciable tamiz número 4 cantidad de finos) (4,76 mm)
ARENAS
Más de la mitad del material retenido en el tamiz número 200
Más de la Arenas mitad de la con finos fracción grues a pas a por el tamiz (apreciable número 4 (4,76 cantidad de mm) finos)
(mm)
ACUMUL.
PASA
0.075
95.24
4.76
SW
Ar enas bien graduadas, <5%->GW,GP,SW,SP. arenas con grava, pocos >12%->GM,GC,SM,SC. finos o s in finos.
GM
SP SM SC
Limos y arcillas:
ML
CL
Arc illas inorgánic as de plas tic idad baja a m edia, a rc ill as c o n g ra va, a rc il la s arenosas, arcillas limos as.
OL
Limos orgánicos y arc illas orgánicas limosas de baja plasticidad.
MH
Limos inorgánicos, suelos arenosos finos o limosos c on mic a o diatomeas , limos elásticos.
Más de la mitad del material pasa por el tamiz número 200 Límite líquido mayor de 50
CH
Ar cillas inorgánicas plasticidad alta.
OH
Ar cillas orgánicas de plasticidad media a elevada; limos orgánicos.
Suelos m uy orgánicos
PT
Tu rba y otr os s uelos de alto contenido orgánico.
Límite líquido menor de 50
Limos y arcillas:
Cu=D 60/D10>6 2
Cc=(D30) /D 10xD60 entre 1 y 3
Ar enas mal graduadas, Cuando no se cumplen arenas con grava, pocos 5 a l 1 2% ->c as os límit e simultáneamente las finos o sin finos. condiciones para SW. que requieren usar l mites Límites de Los doble símbolo. At terberg debajo s ituad os en la Ar enas limosas , mezclas de la línea A o zona rayada de arena y limo. IP<4. con IP entre 4 y 7 son casos Límites de Ar enas arcillosas , At terberg so bre la intermedios mezclas arena-arcilla. línea A con IP>7. que precisan L im o s i no rg án ic o s y ar en as m uy f inas , lim os lí mpio s, arenas finas, limo sas o a rc ill os a, o l im o s a rc il lo s o s con ligera plásticidad.
SUELOS DE GRANO FINO
IDENTIFICACIÓN DE LABORATORIO
GC
GP
Arenas límpias
(pocos o sin finos)
% QUE
Gravas, bien graduadas, mez c la s g rav a- ar ena, Determinar porcentaje Cu=D 60/D 10>4 2 pocos finos o sin finos. de grav a y arena en la Cc=(D30) /D 10xD60 entre 1 y 3 c ur v a g ra nu lo mé tr ic a. Gr av as ma l g ra du ad as , No cumplen con las S eg ún e l p or ce nt aje d e mez c la s g rav a- ar ena, especificaciones de finos (fracción inferior al pocos finos o sin finos. granulometría para GW. tamiz número 200). Los Límites de suelos de grano grueso At terberg debajo Encima de línea Gravas limosas, mezclas se clasif ican como de la línea A o A con IP entre IP<4. grava-arena-limo. sigue: 4 y 7 son casos límite Gravas arcillosas, Límites de q ue r eq uie re n mez c la s gr av a- ar ena At terberg so bre la arcilla. línea A con IP>7. doble símbolo.
GW
SUELOS GRANO GRUESO
% RETEND.
Símbolos del NOMBRES TÍPICOS grupo
Gravas límpias (sin o con pocos finos)
Abertura
de
MECÁNICA DE SUELOS I
COMPACTACION DE CARRETERAS
PESOS DE MUESTRA Grava 2" - N° 4 (gr.): Arena N°4 - N°200 (gr.): Finos < N°200 (gr)
ANÁLISIS DE SUELO Cc: 1.0132 Cu:
4.3345
TAMIZ Nº 200
90.97 4.27 4.76
Abertura
% RETEND.
% QUE
(mm)
ACUMUL.
PASA
0.075
95.24
4.76
12% < %gravas 99.97% < Arenas limpias y con finos LIMITE LIQUIDO (%) LIMITE PLASTICO (%) INDICE DE PLASTICIDAD (%)
31.49 28.01 3.48
MECÁNICA DE SUELOS I
COMPACTACION DE CARRETERAS
4.Defina el proctor modificado que aplica sustentando que usara para el método elegido. Proctor Modificado Se denomina compactación al proceso mecánico por el cual se busca resistencia, compresibilidad y esfuerzo de deformación de los mismos. Implic a una reducción rápida de vacíos, en consecuencia, en el suelo ocurren cambios volumétricos por perdida de volumen. El objetivo es determinar densidad máxima y humedad optima de compactación, existen tres métodos el cual debe ser explicado o colocado en el informe a entregar.
M- 01 1
2
3
4
Pe s o s ue l o hume do + mol de
10851
11017
11225
11152
Pe s o mol de + base
6593
6593
6593
6593
Vol u me n de l mol de
2123
2123
2123
2123
Recipiente N°
T-10
T-09
T-07
T-11
Pe s o de l s ue l o húme do + ta ra
1106.2
1384.2
1288.6
1214.3
Peso del suelo seco + ta ra
1085.0
1340.3
1233.0
1153.2
Peso de tara
494.0
489.0
495.0
495.0
Peso de suelo seco
591
851.3
738
658.2
Peso de agua
21.2
43.9
55.6
61.1
Humedad
3.59
5.16
7.53
9.28
Densidad humeda
2.01
2.08
2.18
2.15
Densidad seca
1.996
2.041
2.135
2.102
Formula densidad humeda
Formula densidad seca
=
=
+
+
MECÁNICA DE SUELOS I
COMPACTACION DE CARRETERAS
Densidad seca 2.16 2.14
2.135 DMS=2.137
2.12
2.102
2.1
A C E S 2.08 D A D I S 2.06 N E D
OH= 7.8
2.041
2.04 2.02 2
1.996
1.98 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
HUMEDAD
Con la norma MTC E 115 del manual de ensayos de suelos del Ministerio de transportes y carreteras (MTC) para proctor modificado se observa que el porcentaje que pasa la malla n 4 es menor al 30 % y el retenido en la malla n 3/8” es menor a 20 % de lo cual se deduce que el
método a elegir sera el método c en el documento inferior se agrega una parte de la norma. FALTA NORMA
NTP 339.141:1999 SUELOS. Método de ensayo para la compactación de suelos en laboratorio utilizando un energía modificada (2700 KN-m/m3 (56000pie.lbf/pie3).
10
MECÁNICA DE SUELOS I
COMPACTACION DE CARRETERAS
5. Calcule las densidades secas de campo con el método del cono de arena para los ensayos I, II y III (ver
datos de ensayos) y obtenga los porcentajes de compactación medidos.
NTP 339.143:1999 SUELOS. Método de ensayo estándar para la densidad y peso unitario del suelo in situ mediante el método del cono de arena.
NTP 339.179:2002 SUELOS. Módulo de suelos de sub-rasante y materiales no tratados de base/sub-base.
6.
Se dispone de un densímetro nuc lear Troxler 3440 serie 236586, usado en obra y para el cual
antes de iniciar su utilización se ejecutó un tramo de prueba en base granular de la cantera El Platanal, habiendo sido posible lanzar dos ecuaciones de correlación, una para obtener densidades corregidas y la segunda ecuación para obtener humedades corregidas. La Entidad con los datos de c ampo iniciales, en cada punto de control, revisa las correlaciones obtenidas para 30 ensayos de cono de arena y 30 ensayos promedios de densímetro n uclear alcanzados por la Supervisión, a fin de validar o no ambas correlaciones. Desarrollar y graficar.
HORNO 9.8 8.9 9.1 8.9 10.1 9 9 10 9 9.3 9.9 9.3 10.2 9.4 9.9 9.6 10.1 9 8.8 9.7 9
DENSIMETRO NUCLEAR 7.3 6.8 7.2 7 7.7 7 6.6 7.8 6.8 7.2 7.6 7.5 7.7 7.2 7.4 7.7 7.9 6.6 6.5 7.8 6.9
Correlacion de Humedad 8.5 y = 0.8188x - 0.4619
r 8 a e l c 7.5 u N 7 o r t e 6.5 m i s 6 n e D5.5
5 8
8.5
9
9.5 Horno
10
10.5
11
MECÁNICA DE SUELOS I 9 9.6 8.5 10.1 9.3 9.5 8.8 9.1 10.4
COMPACTACION DE CARRETERAS
6.9 7.4 6.5 8 6.9 7.4 6.9 7.1 8
CORRELACION DE HUMEDAD 15 D A10 D E M U 5 H
0 1
3
5
7
9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 N° ENSAYO Series1
Series2
CONO DE ARENA
CORRELACION DENSIDAD 2.275
R A 2.27 E L C 2.265 U N 2.26 O R T 2.255 E M I 2.25 S N2.245 E D
2.24 2.205
y = 0.8977x + 0.2635
2.21
2.215
2.22
2.225
CONO DE ARENA
2.23
2.235
2.24
2.213 2.222 2.217 2.226 2.22 2.232 2.229 2.215 2.218 2.215 2.228 2.217 2.221 2.217 2.213 2.227 2.222 2.234 2.22 2.227 2.213 2.211 2.208 2.22 2.234 2.22 2.225 2.216
DENSIMETRO NUCLEAR 2.246 2.259 2.257 2.262 2.256 2.265 2.264 2.254 2.258 2.253 2.263 2.253 2.258 2.25 2.249 2.265 2.259 2.269 2.256 2.263 2.247 2.247 2.247 2.256 2.267 2.26 2.263 2.256
MECÁNICA DE SUELOS I
COMPACTACION DE CARRETERAS 2.222 2.212
CORRELACION DE DENSIDAD Series1
Series2
2.28 2.26 D2.24 A D I S 2.22 N E 2.2 D
2.18 2.16 1
3
5
7
9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 N° ENSAYO
NTP 339.143:1999 SUELOS. Método de ensayo estándar para la densidad y peso unitario del suelo in situ mediante el método del cono de arena.
7.
Calcule los porcentajes de compactación corregidos y humedades corregidas con el densímetro nuclear para los ensayos IV, V y VI.
CON DENSIMETRO NUCLEAR
IV
V
VI
De ns i da d de l s ue l o s e co (gr/c
2.296
2.306
2.285
Hume da d Na tura l (%)
5.2
5.5
5.9
HUMEDAD CORREGIDA = 0.8188 − 0.4619
N° ENSAYO
HUMEDAD NATURAL
HUMEDAD CORREGIDA X(0)
IV
5.2
6.91
V
5.5
7.28
VI
5.9
7.77
COMPACTACION CORREGIDA
2.257 2.248
MECÁNICA DE SUELOS I
COMPACTACION DE CARRETERAS
= 0.8977 0.2635
N° ENSAYO
DENSIDAD SECO
DENSIDAD SECO CORREGIDA X(0)
IV
2.296
2.26
V
2.306
2.28
VI
2.285
2.25
% =
()% =
()% =
()% =
2.26 2.137
2.28 2.137
= 1.058
= 1.067
2.25 2.137
= 1.053
8.
Informar el número mínimo de controles que debió haber presentado el contratista para solicitar aprobación de todo el tramo.
9.
De acuerdo a los resultados obtenidos recomendaría a la Entidad que manteng a suspendida la
valorización del contratista?Sustente ENSAYOS GRANULOMETRIA LIMITE LIQUIDO LIMITE PLASTICO INDICE DE PLASTICIDAD DENSIDAD COMPACTACION NUMERO MINIMO DE CONTROL
APROBACION No se aprueba Se aprueba Se aprueba Se aprueba Se aprueba Se aprueba
MECÁNICA DE SUELOS I
COMPACTACION DE CARRETERAS
