COMPA COMP A CT CTA A CION DE TERRAPL TERRA PLENES ENES
Terraplenes La escarificación escarificación,, nivelación y compactación del terreno o del afirmado en donde haya d e colocarse un terraplén nuevo , previa a la ejecución de las obras de desmonte y limpieza, demolición, drenaje y subdrenaje; y la colocación, el humedecimiento o secamiento, la conformación y compactación de materiales apropiados; se re realiz alizan an de acuerdo a las espe specificacione cificaciones, s, planos y secciones transversales secciones transversales del proyecto y las instrucci one oness d del el Supervisor Supervisor . Se dist distinguen inguen tres partes partes o zona zonass constitutiva constitutivas s del terraplén : (a) Base, parte del terraplén que está por debajo de la superficie original del terreno, la que ha sido variada por el retiro de material inadecuado.
Cuerp rpo o , parte del terraplén comprendida entre la base y la corona. (b) Cue (c) Corona (capa capa su subrasa brasante nte), formada por la parte parte superior superior d el el terraplén terraplén , construida en un espesor espesor d d e treinta treinta centímetros centímetros (30 30 cm), cm), salvo que los planos del proyecto o las especificac especificaciones iones especiales indiquen un espesor diferente. En caso que el terreno d e fundación se considera adecuado , la parte del terraplén denominado denominado base base n no o s se e tendrá tendrá en en cuenta cuenta.
Materiales Requisito equisitoss de d e los mate materiales riales Todos los materiales que se empleen en la construcción de terraplenes deberán provenir de las excava excavaciones ciones de la l a explanación explanación , de préstamos laterales o de fuentes aprobadas; aprobadas ; deberán estar libres libres de de sust susta ancias ncias deletéreas deletéreas , de materia orgánica,, raíces y otros eleme orgánica elemento ntoss perjudi perjudiciale cialess . No se permitirá la construcción de terraplenes terraplenes con materiales materiales de caracterí característi sticas cas
expansivas.. expansivas
:
Si por algún motivo sólo existen en la zona materiales expansivos , se deberá proceder a estabilizarlos a estabilizarlos antes de colocarlos en la obra. Las estabilizaciones serán definidos previamente en el Expediente Expediente Té Técni cnico co . Los materiales q u e s e empleen en la construcción de terraplenes deberán cumplir lo l o s requisitos indicados en la siguiente siguiente tabla tabla::
TABLA: Requisitos de los Materiales Partes del Terraplén Condición Tamaño máximo % Máximo de Piedra Índice de Plasticidad
Base
Cuerpo
Corona
150 mm
100 mm
75 mm
30%
30%
-.-
< 11%
< 11%
< 10%
Además deberán satisfacer los siguientes requisitos de calidad: * Desgaste de los Ángeles : 60% máx. (MTC E 207) * Tipo de Material : A-1-a, A-1-b, A-2-4, A-2-6 y A-3
Equipo Los equipos deberán cumplir las exigencias técnicas ambientales tanto para la emisión de gases contaminantes y ruidos.
Requerimientos de Construcción El procedimiento para determinar los espesores de compactación deberán incluir pruebas aleatorias longitudinales, transversales y en profundidad verificando que se cumplen con los requisitos de compactación en toda la profundidad propuesta. El espesor propuesto deberá ser el máximo que se utilice en obra, el cual en ningún caso debe exceder de trescientos milímetros (300mm ). Si los trabajos de construcción o ampliación de terraplenes afectan el tránsito normal en la vía o en sus intersecciones y cruces con otras vías, será responsabilidad del ente ejecutor tomar las medidas para mantenerlo adecuadamente, La secuencia de construcción de los terraplenes deberá ajustarse a las condiciones estacionales y climáticas que imperen en la región del proyecto.
Cuando se haya programado la construcción de las obras de arte previamente a la elevación del cuerpo del terraplén, no deberá iniciarse la construcción de éste antes de que las alcantarillas y muros de contención se terminen en un tramo no menor de quinientos metros (500 m) adelante del frente del trabajo, en cuyo caso deberán concluirse también, los rellenos de protección que tales obras necesiten.
Base y Cuerpo del terraplén Sólo se autorizará la colocación de materiales de terraplén cuando el terreno base esté adecuadamente preparado y consolidado , Los materiales de cada capa serán de características uniformes . No se extenderá ninguna capa , mientras no se haya comprobado que la subyacente cumple las condiciones de compactación exigidas. Se deberá garantizar que las capas presenten adherencia y homogeneidad entre sí. Se debe asegurar un contenido de humedad que garantice el grado de compactación exigido en todas las capas del cuerpo del terraplén. Obtenida la humedad más conveniente, se procederá a la compactación mecánica de la capa. En las bases y cuerpos de terraplenes, las densidades que alcancen no serán inferiores a las que den lugar a los correspondientes porcentajes de compactación exigidos, El espesor de las capas de terraplén en ningún caso deberá exceder de trescientos milímetros (300mm) y debe que garantizar el cumplimiento de las
Corona del terraplén Salvo que los planos del proyecto o las especificaciones particulares establezcan algo diferente, la corona deberá tener un espesor compacto mínimo de treinta centímetros (30 cm) construidos en dos capas de igual espesor , los cuales se conformarán utilizando suelos, según lo establecido en las normas y se humedecerán o airearán según sea necesario, se compactarán mecánicamente hasta obtener los niveles apropiados. Los terraplenes se deberán construir hasta una cota superior a la indicada en los planos, en la dimensión suficiente para compensar los asentamientos producidos por efecto de la consol idación y obtener la rasante final a la cota proyectada, con las tolerancias establecidas. Si por causa de los asentamientos, las cotas de subrasante resultan inferiores a las proyectadas, incluidas las tolerancias indicadas en esta especificación, se deberá escarificar la capa superior del terraplén en el espesor que se indique y se adiciona material utilizado para conformar la corona , efectuando la homogeneización, humedecimiento o secamiento y compactación requeridos hasta cumplir con la cota de subrasante. Si las cotas finales de subrasante resultan superiores a las proyectadas, teniendo en cuenta las tolerancias de esta especificación, se deberá retirar , el
espesor en exceso.
Controles Durante la ejecución de los trabajos , se efectuará los siguientes controles
principales: Verificar el estado y funcionamiento de todo el equipo utilizado. Supervisar la correcta aplicación de los métodos de trabajo aceptados. Exigir el cumplimiento de las medidas de seguridad y mantenimiento de tránsito. Vigilar el cumplimi ento de los programas de trabajo. Comprobar que los materiales por emplear cumplan los requisitos de calidad. Verificar la compactación de todas las capas del terraplén. Realizar medidas para determinar espesores y levantar perfiles y comprobar la uniformidad de la superficie. •
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Calidad de los materiales De cada procedencia de los suelos empleados para la construcción de terraplenes y para cualquier volumen previsto , se tomarán cuatro (4) muestras y de cada fracción de ellas se determinarán:
Granulometría Límites de Consistencia. Abrasión. Clasificación
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Compactación Las determinaciones de la densidad de cada capa compactada se realizará según se establezcan las normas y los tramos por aprobar se definirán sobre la base de un mínimo de seis (6) determinaciones de densidad. Los sitios para las mediciones se elegirán al azar . Las densidades individuales del tramo (Di) deberán ser, como mínimo, el noventa por ciento (90%) de la máxima densidad obtenida en el ensayo Proctor Modificado de referencia (De) para la base y cuerpo del terraplén , y el noventa y cinco por ciento (95%) con respecto a la máxima obtenida en el mismo ensayo , cuando se verifique la compactación de la corona del terraplén.
Di > 0.90 De (base y cuerpo) Di > 095 De (corona) La humedad del trabajo no debe variar en ± 2% respecto del Optimo Contenido de Humedad obtenido con el Proctor Modificado. Cuando se incumple estos requisitos origina el rechazo del tramo.
Item de Pago
Unidad de Pago
210.A Terraplenes
Metro cúbico
Ensayos y Frecuencias
Material o Producto
Propiedades y Características
Granulometría
Terraplén
Límites de Consistencia Contenido de Mat. Orgánica Abr asión Los Án geles Densidad - Humedad Base y Cuerpo Compactación Corona
Método de ensayo
Norma ASTM
Norma AASHTO
MTC E 204
D 422
T 27
MTC E 111
D 4318
T 89
MTC E 118
-
-
MTC E 207
C 131
T 96
MTC E 115
D 1557
T 180
MTC E 117 MTC E 124
D 1556 D 2922
T 191 T 238
Frecuencia (1) 1 cada 1000 m³ 1 cada 1000 m³ 1 cada 3000 m³ 1 cada 3000 m³ 1 cada 1000 m³
Lugar de Muestreo Cantera Cantera Cantera Cantera Pista
1 cada 500 m² Pista 1 cada 250 m²
COMPACTACION DE TERRAPLENES 1 )CONFORMACION DEL SUELO: Está conformado por Espacios Intergranulares llamados VACIOS , los que se encuentran llenos de aire, agua o de ambos a la vez .
2)TEORIA DE LA COMPACTACION:
- Estado Suelto: Mayor Volumen - Acción de “Comprimir” o “Apretujar” - Reducci on de Volumen de Vacios - Reduce Capacidad Absorbente del Agua - Aumenta Valor Soporte-Estable
HUMEDAD OPTIMA
3)CONCEPTOS BASICOS: DENSIDAD MAXIMA
4)EQUIPO MECANICO
Laboratorio (PROCTOR)
: Aplanadoras, Rodillos : Lisos, Neumáticos,” Neumaticos, “Pata de Cabra”, Vibroflotadores,etc.
5) CURVAS DE CONTROL CURVA DE COMPACTACION : “Humedad Optima” - “Densidad Maxima”
CURVA DE ESTABILIDAD
: Resistencia a la Penetración
CURVA DE SATURACION
: Estado de Saturación
“Cero Vacíos de
Aire”.
RECOMENDACIÓN
: Compactar a
“Humedad Optima” y Densidad Maxima”.
BUENAS CARRETERAS DEPENDEN DE BUENOS MATERIALES : CANTERAS
CURVAS DE COMPACTACION, SATURACION Y ESTABILIDAD
VENTAJAS DE UNA BUENA COMPACTACION
Tal como se puede apreciar en las curvas es conveniente y necesario compactar el terreno de fundación a humedad optima y densidad máxima, a fin de mantener estable durante todo el año y especialmente durante la época de lluvias las carreteras calles y pistas de aterrizaje que se construyen.
También es bueno tener en cuenta los aumentos de volumen por hinchamiento de los suelos así como su contracción, porcentajes que de acuerdo al material pueden ser muy significativos incidiendo fuertemente en los costos finales de obra.
METODOS PARA DETERMINAR LA HUMEDAD OPTIMA Y DENSIDAD MAXIMA METODOS DINAMICOS:
METODO AASHO STÁNDAR T-99 METODO AASHO ESTÁNDAR T-180 METODOS
ESTATICOS:
METODO CALIFORNIA
ENSAYOS DE LABORATORIO DE COMPACTACION PROCTOR
STANDARD AASHO T-99 Martillo: 5,5 lb. - Altura de caída : 12” METODO A
MATERIAL
METODO B
METODO C
METODO D
Pasa
Pasa
Pasa
Pasa
Tamiz N° 4
Tamiz N° 4
Tamiz 3/ 4”
Tamiz 3/4”
- Molde usado
4”
6”
4”
6”
- Número de capas
3
3
3
3
- Número d e golpes x
25
56
25
56
1/30pie3
1/13.33pie3
1/30pie3
1/13.33pie3
12.375
12.317
12.375
12.317
capa - Volumen del Molde
sin coll ar - Energía de
compactación en libras/pie por cada pie3
STANDARD AASHO T-180 Martillo: 10 lb. - Altura de caída : 18” METODO A
MATERIAL
METODO B
METODO C
METODO D
Pasa
Pasa
Pasa
Pasa
Tamiz N° 4
Tamiz N° 4
Tamiz 3/ 4”
Tamiz 3/4”
- Molde usado
4”
6”
4”
6”
- Número de capas
5
5
5
5
- Número d e golpes x
25
56
25
56
1/30pie3
1/13.33pie3
1/30pie3
1/13.33pie3
55.250
55.986
56.250
55.986
capa - Volumen del Molde
sin coll ar - Energía de
compactación en libras/pie por cada pie3
COMPACTACION DEL TERRENO 1. Determinar densidad máxima y humedad óptima. 2. Compactar el material con equipo mecánico apropiado . 3. Controlar la densidad alcanzada en el terreno a fin de comprobar si el material ha sido debidamente compactado.
El número de veces que es necesario pasar un rodillo a fin de obtener una adecuada compactación , se puede fácilmente determinar antes de empezar los trabajos en una “zona de “prueba” escogida para tal fin. Así se podra ver que la densidad del material aumenta visiblemente hasta llegar a un cierto número de pasadas de rodillo (aprox. 10), permaneciendo después practicamente invariable, tal como se aprecia en el gráfico.
RELACION DE LA DENSIDAD ALCANZADA EN EL TERRENO VARIANDO EL NUMERO DE PASADAS DE RODILLO 2100
) 2 m / g K O C E S O S E P L A A D I R E F E R
2000 1900 1800 1700 1600 1500 0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Si al cabo de 12 pasadas de rodillo no se alcanzó la compactación deseada deberá disminuirse el espesor de las capas del material colocado, o aumentarse el peso del rodillo.
DETERMINACION DE LA DENSIDAD DE CAMPO MEDIANTE LA MEDIDA DEL VOLUMEN DE LA TIERRA EXTRAIDA
Equipo empleado para determinar la compactación del terreno, mediante el uso de arena
CONCLUSIONES
El Porcentaje de Compactación del Terraplén está dado por la relación entre la densidad obtenida en el campo y la densidad máxima obtenida en el laboratorio.
La AASHTO recomienda que en los Terraplenes los Suelos se compacten hasta alcanzar una densidad no menor del 95% que la densidad máxima obtenida en el laboratorio y que en las Subrasantes se compacte hasta alcanzar el 100% de la densidad máxima de laboratorio.
DENSIMETRO NUCLEAR
INTRODUCCION OBJETIVO PRINCIPAL : Dar a conocer acerca del avance tecnológico alcanzado en nuestro país, en lo que se refiere a mediciones de la DENSIDAD y otras características de los Suelos y Asfaltos en campo, sin la necesidad de realizar ensayos de laboratorio.
VENTAJAS Se realizan los ensayos en menor tiempo , resultando muchas veces más económicos . La ventaja principal de estos instrumentos electrónicos es la de llegar a una gran precisión y en un tiempo inmediato a cálculos de las principales propiedades de los suelos y pavimentos .
DEFINICIONES un equipo de medición que permite obtener in situ la densidad de la masa y del contenido de agua de un suelo o agregado a través de la energía nuclear .
Es
La medición de la densidad , se realiza haciendo atravesar la masa del suelo con radiaciones gamma (fotones).
Las Radiaciones provienen de una Fuente de Cesio 137, las cuales son atenuadas por los electrones corticales de los átomos que constituyen la materia en la partícula del suelo .
Los fotones ya atenuados son recibidos por un contador Geiger - Müller y leídos, contados y procesados por circuitos electrónicos los cuales a su vez convierten los conteos en valores de densidad.
El equipo o pera hasta 800 horas (5 mediciones por hora) con seis ( 6 ) baterías alcalinas AA, que son de fácil obtención y reemplazo.
La cantidad de funciones que tiene introducidas en procesador permiten obtener en campo valores relaciones gravimétricas conocidas sin necesidad utilizar calculadoras haciendo las verificaciones control en campo más rápidas y efectivas.
su de de de
El Densímetro Nuclear es un equipo usado en el Peru para la medición de la Densidad en Campo, tanto de los suelos y terraplenes, como de los asfaltos en obras de pavimentación.
SEGURIDAD RADIOLOGICA BASICA Las Radiaciones emitidas por los elementos Cesio 137 241 utilizados, son ALTAMENTE y Americio PENETRANTES EN EL CUERPO HUMANO produciendo efectos dañinos que podrían ser letales. Es por lo que estas fuentes de emisión deben estar
debida y seguramente selladas dentro del equipo . No obstante las siguientes notas deben ser tomadas en consideración como Seguridad Radiológica Básica. Suscríbase
de inmediato al Servicio de Radio física Sanitaria; quien le dotara de un equipo de dosimetría para el personal que usa el medidor .
Transporte del equipo completo en el cajón suministrado.
Evite golpes y caídas . NUNCA TRANSPORTE EL EQUIPO EN LAS PIERNAS.
En lo posible, NUNCA TOQUE LA BARRA
DE MEDICIÓN QUE PENETRA EN EL SUELO PARA LA MEDICIÓN DIRECTA, esta contiene las fuentes radiactivas de emisiones gamma y neutrones . el momento de la medición , permanezca detrás del aparato (frente de la pantalla del procesador).
En
TRABAJO EN CAMPO CON DENSIMETRO NUCLEAR Se
debe de contar con todas las previsiones y equipos que observan las Normas ASTM para la utilización de este tipo de Equipos que usan energía radiactiva.
EQUIPO HUMBOLDT 5001-P Equipo y accesorios del que se compone un Densímetro Nuclear Modelo Humboldt 5001-p
MEDIDOR HUMBOLDT 5001-P El 5001-P es un medidor muy versátil , realiza mediciones en suelo y asfalto . En Suelos: Mide con mucha precisión:
La Densidad Seca (DD)
Contenido de Humedad por Volumen (W) Densidad Húmeda (DW) Porcentaje de Humedad (%W) Las propiedades de Densidad Máxima Seca (DMS) y Gravedad Especifica (Gs) son determinados en el Laboratorio e introducidos en la Memoria del Procesador del Densímetro y partir de las cuales podremos determinar mediante el equipo:
Porcentaje de Compactación . (%PR) Relación de Vacíos de Aire (AV). Porcentaje de Vacíos de Aire (% AV)
En el Asfalto: Mide con poca precisión: Densidad Total (DW). Contenido Aprox. de Ligante Asfáltico (%W).
Las propiedades de Densidad Máxima Teórica de Laboratorio o “Marshall” es introducido en la Memoria del Procesador y podemos determinar mediante el equipo:
Porcentaje de Compactación (%MA).
COMPLEMENTOS DEL EQUIPO PARA LA MEDICION Fuente Gamma emisora de isótopos radioactivos. Dispositivo de Lectura. Detector Gamma. Patrón
de Referencia (de Densidad Uniforme e Invariable) para chequear la operación del equipo . Caja de construcción sólida, para proteger a los instrumentos antes mencionados del polvo y la humedad.
Herramientas y accesorios para emparejar la superficie del terreno.
MÉTODOS DE DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD EN C AMPO Existen tres formas:
Transmisión directa, Retrodispersión y Colchón de aire
Estos métodos son útiles como técnicas rápidas no destructivas siempre y cuando el material bajo ensayo, sea homogéneo .
METODO DE TRANSMISION DIRECTA La barra de medición del aparato que contiene a la fuente radioactiva, penetra dentro del espesor compactado . Con el inicio de la medición el aparato registra los valores de densidad total y
contenido de agua.
METODO DE RETRODISPERSION La barra solo entra en contacto con la superficie del relleno y envía un haz de fotones y neutrones contra la materia, la atenuación es leída al igual que el método directo por un contador Geiger - Muller . Este método se utiliza en la verificación de compactación de carpetas asfálticas . Es menos preciso que el Método Directo .
METODO DEL COLCHÓN DE AIRE Se diferencia de los métodos anteriores en que el equipo medidor se coloca sobre unos soportes o espaciadores que producen un espacio vacío (colchón de aire) entre la base del medidor y el área de la superficie de terreno a ensayar . Se requiere además tomar una o más lecturas en la posición de retrodispersión para chequear las mediciones.
CONCLUSIONES
El Equipo electrónico mas utilizado en el Peru , para la determinación de la Densidad en Campo y el Contenido de Humedad , ya sea de Suelos o Asfaltos es el DENSIMETRO NUCLEAR, desplazando a los antiguos equipos mecánicos.
El Densímetro Nuclear es un equipo que por su versatilidad , fácil manejo , precisión y además relativo bajo costo es el mas utilizado por las grandes empresas en el Peru.
Es cierto que este tipo de equipo posee un alto factor de precisión en la determinación de los parámetros de suelos y asfaltos , pero a su vez es muy sensible y hasta cierto punto peligroso , por lo que su uso esta normalizado por las Normas ASTM.
