Grado de Compactacion

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GRADO COMPACTACION

La Compactación es la operación operación o procedimient procedimiento o de estabiliz estabilización ación mecánica, mecánica, cuyo objetivo objetivo fundamen fundamental tal es aumenta aumentarr la densidad del suelo, suelo, por medio de una mayor mayor aproximación aproximación de sus partículas partículas,, lo que se consigu consiguee con una disminució disminución n del Índice de vacíos. Mediante el proceso proceso de compactación compactación del suelo se persiguen persiguen los siguientes siguientes objetivos objetivos práctico prácticos: s: Aumentarr la resistenc resistencia ia a la compresibi compresibilidad lidad y al corte. • Aumenta Obtener una mayor mayor uniformid uniformidad ad y homogeneida homogeneidad d en el suelo. • Obtener • Conseguir que el suelo sea menos susceptible a las variaciones de humedad. Este método método se utiliza utiliza en la más diversas diversas ramas ramas de la Ingenierí Ingenieríaa Civil: aeropuertos. • Construcción de caminos y aeropuertos. represas de tierra. • Construcción de represas • Fundación de presas presas de tierra. estructuras. • Fundación de estructuras.

GRADO COMPACT COMPACTACION ACION En la construcciónde construcciónde caminos caminos y aeropuertos,una aeropuertos,una compactació compactación n racional racional posibilita posibilita la ejecución ejecución inmediata inmediata del pavimen pavimento to definitivo definitivo,, sin recelo de hundimient hundimientos os futuros futuros considera considerables; bles; la compactació compactación n permite permite que se construyan construyan pavimento pavimentoss más económicos económicos debido debido a que aumenta aumenta la capacidad de soporte soporte del sub suelo. suelo. En las presas, presas, la Compactación Compactación mejora mejora la estabilidad estabilidad del macizo macizo terroso. DENSIDAD DENSIDAD DE CAMPO Tiene por objeto objeto determinar determinar la densida densidad d y humedad humedad del suelo suelo luego de ser ser compactado compactado en campo. campo. A través través de este ensayo ensayo se verifica verifica los requerimie requerimientosdel ntosdel grado grado de compactación(95%,97% compactación(95%,97%,98%, ,98%,etc). etc). Es deseable deseable que la prueba prueba de densidad densidad de campo campo se lleve a cabo cabo lo antes posibles posibles luego de ser compactadauna compactadauna capa, de modo modo de posibilitar posibilitarla la colocación colocación de la siguiente siguiente capa. Existen Existen los siguientesmétodos siguientesmétodos de densidad densidad de campo: campo: Método del cono y arena arena • Método Método del densímetr densímetro o nuclear nuclear • Método Método de la vejiga vejiga de agua. agua. • Método

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GRADO COMPACT COMPACTACION ACION Méto Método do del del Cono Cono de Arena rena Este Este ensay ensayo o propo proporc rcio iona na un medio medio para para comp comparar  arar  las densid densidade adess secas secas en obras obras en constr construc ucci ción, ón, con con las las obten obtenid idas as en el labo labora rato torio rio.. Para Para ello ello se tiene tiene que que la dens densid idad ad seca seca obten obtenidaen idaen el camp ampo se fija ija con baseen baseen una una prueb ruebaa de labora laborator torio io.. Al comp compara ararr los los valor valores es de estas estas dens densid idad ades,se es,se obtie obtiene ne un cont contro roll de la comp compact actac ación ión,, cono conoci cido do como como Grado Grado de Comp Compac actac tació ión, n, que que se defi define ne como como la relac relació ión n en porc porcent entaje, aje, entre entre la densid densidad ad seca seca obten obtenida ida  por el equipo en el campo y la densidad máxima corres correspo pondie ndiente nte a la prueba prueba de laborato laboratorio rio.. El Grad Grado o de Comp Compac acta taci ción ón de un suelo suelo se

Gc 

dete determ rmin inaa de acue acuerd rdo o a la sigui siguien ente te expr expres esión ión:

d d

* 10 100 0

max 

COMPACTACION DE GRADO Donde: Gc = Grado Grado de compactació compactación n γd = Densida Densidad d seca seca en el campo campo γdmax= Dens Densid idad ad seca seca máx máxima ima obte obteni nida da en el laboratorio. •

• • • •

Equipo Equipo de Densidad Densidad de campo: campo: Metálico (diámetro (diámetro4 4 plg.).  – Cono Metálico Calibrada (Arena de Ottawa). Ottawa).  – Arena Calibrada (plato) metálica metálica hueca hueca (diámetro (diámetro del  – Placa (plato) agujero 4 plg.). Balanza Balanza con una precisión precisión de 0.10 lb. Pica, para para extraer extraer la muestr muestraa del suelo en estudio. estudio. Bolsas plásticas, para echar la muestra extraída del suelo. Cinta Cinta metrica metrica,, broch brocha, a, pines, pines, etc. etc.

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GRADO COMPACT COMPACTACION ACION Antes ntes de inic inicia iarr el ensa ensay yo, se deb debe calib alibra rarr el equip quipo o de den densid sidad de campo ampo,, para para de esta sta form formaa obten bteneer el peso eso volum lumétr étrico ico de la aren arenaa calibr libraada y el peso peso de aren arenaa calib librada que queda en el cono después de ejecutar tar el ensayo; datos tos que nos sirve sirven n en la dete determ rmin inac aciónde iónde la Dens Densid idad ad de Camp Campo. o. Seg Seguida uidame ment ntee se niv nivela ela el sue suelo compac mpacta tado do en el campo ampo y se retir etiraa el mater ateria iall suelto. A continua.ción se coloca la placa y se comienza a hacer una perforación, ten tenien iendo como guía uía el aguj agujer ero o inte interi rio or de la plac laca, a una una pro profundi undida dad d de 10 a 12 cm. Todo el material que se saque del agujero se coloc loca en una bolsa lsa plás lástica y se  pesa. Para determinar determinar el volumen volumen del agujero, utilizamos utilizamos el equipo de densidad densidad de campo ampo de la sigui iguieente nte forma: rma: Se dete determ rmin inaa el peso inic inicia iall del frasc rasco o con la aren arenaa cali calibr brad ada. a. Lueg Luego o se invi invier erte te y se coloc colocaa sobr sobree la plac placa, a, la cual cual está está colo coloca cada da en la par parte supe superi rio or del aguj agujer ero o; se abre abre la llav llavee del cono, no, perm permit itiiendo ndo el paso paso de la are arena. na. Cuan Cuando do el aguj agujer ero o y el cono está están n lle llenos nos de aren arenaa, se cier ierra la llav llavee y se  procede a determinar el peso final del frasco y la arena contenida en el.

GRADO COMPACT COMPACTACION ACION Por la dife difere ren ncia cia de los los pesos del del frasc rasco o más más la are arena inic nicial ial y del fra frasco sco más la arena final, obtenemos el peso de la arena contenida en el aguje gujero ro y el con cono. A este val valor le rest resta amos mos el peso peso de la aren rena que cabe cabe en el cono cono,, obte obteni nie endo ndo de esta sta for forma el peso peso de la arena rena cont conte enida nida en el agujero. El peso de la arena rena divid vidida ida por su dens densiidad, dad, obte obteni nid da en el lab laborat ratorio orio media mediant nte e la calib calibra ració ción, n, nos nos da el volu volume men n del del aguj agujer ero. o. Finalme Finalmente nte se debe debe dete determina rminarr en el labora laboratori torio, o, la densi densidad dad seca seca máxima máxima y la hume humeda dad d de la muest muestra ra recu recupe pera rada da del del aguj agujer ero, o, para para de esta esta forma, forma, dete determi rmina narr el Grad Grado o de Compa Compact ctac ació ión. n.  P    h



V 

%h

 Pa 

*100 100

 Ps

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GRADO COMPACT COMPACTACION ACION

Fina Finalme lment nte e, la De Dens nsid idad ad Se Seca ca del suelo la obtenem os os m ed ediante la siguiente expresión: expresión:

d 

h

1 h

Donde: Densid idad ad Seca Seca de campo campo.. γd = Dens Densidad dad Húmed Húmeda. a. γh = Densi h = Cont Conte enido nido de hume humeda dad. d. P = Peso de la mue muestra tra húmed meda Pa= Pa= Peso Peso del del agua agua Ps= Ps= Peso Peso de la mue muestrase straseco co v = Volu olumen men del del aguj aguje ero. ro. Realizar el siguiente ejercicio:

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DETERMINACION DE LA DENSIDAD DEL SUELO EN EL SITIO POR EL METODO DEL CONO DE ARENA (BASADA EN AASHTO T 191-02)

Ubicaci n : Descripción visual del suelo: Metodo para deteminar ω :

Fecha : 10/12/2005 SLGT, MORL Laboratorista : Calcu Calcull : SLGT, MORL

Mejicanos limo arenoso, café claro Calentamiento directo

Calibr ación del aparato cono de arena   No. de aparato Masa de aparat o lleno con arena (m1) Masa de aparato + arena restante (m2) Corrección del cono ( Cc )

14 5476 4915 561

g g

Determina ción de la densidad en masa de la arena (D   )  A Masa de aparato lleno con arena ( m3 ) Masa de aparato + arena restante restante ( m4 ) Volumen del recipiente de calibración Volumen de cono y plato Densidad en masa de la arena

g g

5476 2833.00 923.72 368.40 1.61

Determina ción de la humedad del material extr aí do del agujero   No. de tara

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Masa de tara (M t ) Masa de suelo húmedo+tara(M h +t) Masa de suelo seco + tara (M s+t ) Masa de agua (M w ) Masa de suelo seco (M s) Contenido de agua Contenido de humedad p romedio Masa húmeda del material extraído del agujero Masa seca del materia materiall extraído traído del aguje agujero

g g g g

g g

1

2 6. 6. 5 2 6. 6. 5 8 3 .9 130 7 4 .2 113 9. 7 1 7 .5 4 7 .7 86 2 0. 0. 3 2 0. 0. 3 20.3 1500.80 1247.11 1247.11

Determina ción de la densidad del suelo en el siti o  Masa de aparato lleno con arena ( m5) Masa de aparato + arena restante restante ( m6 ) Volumen del agujero de ensayo Densidad humeda humeda del suelo in situ Densidad seca in situ Peso unitario seco en el sitio

g g g/ cm³ g/ kN/

5476.0 3495.6 880.90 1.704 1.416 13.9

Observaciones:

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GRADO COMPACT COMPACTACION ACION Método del Densímetro Nuclear  Determinar la Humedad y la Densidad Seca de los suelos en el campo mediante métodos nucleares. nucleares. El equipo utilizado para este ensayo, determina la Densidad mediante la trasmisión, directa o retr retro odisp ispersa rsada, de los los ray rayos gam gamma, ma, cuan cuanti tiffica icando el núme número ro de foto fotone nes s emitido mitidos s por por una una fue fuente de Cesi Cesioo-13 137. 7. Los Los dete detect ctor ore es ubic ubicad ados os en la base ase del del medi medido dorr dete detect ctan an los rayos gamma y un microprocesador convierte los cont conteo eos s en una una medid medida a de Dens Densida idad. d. Por el contrario, para determinar la Humedad de los sue suelos los y mate materi ria ales les seme semeja jant nte es, se utili tiliz za el prin princ cipio ipio de ter termali maliz zacio acion n de neutron trone es. El Hidró idróge geno no (ag (agua) ua) en el material frena los neutrones emitidos por una fuente constr construid uida a de Americi Americio o 241: 241: Berilio Berilio.. La dete detecc cció ión n de los los neut neutro rone nes s frena frenado dos s se hace hace medi median ante te dete detecto ctore res s de Helio Helio-3 -3 situa situado dos s en la base base de la sond sonda. a.

GRADO COMPACT COMPACTACION ACION La utilización de instrum en entos nucleares para la determinación de dens densida idade des s y hume humeda dade des s ha sido sido apro aproba bada da por por la ASTM ASTM..

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El Densímetro nuclear tiene dos modos de operación ión: el mod modo de Tran ransmisió isión n Directa (la varilla illa con la fue fuente perfor forando el materi teria al) y el modo modo de Retro Retrodi disp spe ersió rsión n (la (la vari varilla lla se encu encuen entra tra próxima a la fuente, pero no perforando el material). En el m od odo de Tr Trans ansmisió misión n Dire Directa cta,, la varilla con la fue fuente nte de Cesi Cesioo-17 173 3 se intr introd oduc uce e en el terr terre eno hast hasta a la prof profun undi dida dad d dese desead ada. a. Los dete detect ctor ores es en la base de la sonda cuantifican la radiación emiti itida por la varilla illa con la fuente. te. Para lle llegar a los los dete detect ctor ores es,, los los foto fotone nes s gamm gamma a debe deben n prime primero ro pasa pasarr a trav través és del del mate materia rial, l, dond donde e choc chocan an con con los los elect lectro rone nes s ahí ahí pre present sente es. Una Una alta lta dens densid ida ad del del material supone un alto número de choques corre rrespondien ientes tes, lo que reduce el númer mero de fotones que llegan a los detectores, es decir, mientras menor sea de Número de Fotones que alca alcanc ncen en a los dete etecto ctores res, mayo ayor será será la Densidad del material.

GRADO COMPACT COMPACTACION ACION En este modo de Retrodispersión Retrodispersión,, los fot fotone ones gamma mma deb deben ser dispe ispers rsad ado os (o refl refle ejad jados) por lo meno menos s una una vez vez, ante antes s de alca alcanz nzar ar a los los dete detect ctor ore es en la sond sonda a. Para Para efect fectu uar este proce roceso so,, se colo coloc ca la vari varillla de man manera que, la fue fuente y los los detectores se encuentran en el mismo plano, denominado denominado Posición Posición de Retrodisp Retrodispersió ersión. n. Los fotones provenientes de la fuente penetran en el material, y los que se disp dispe ersa rsan son son med medidos idos por los los dete detect cto ores. res.  A fin de evitar que los fotones puedan acce accede derr a los los dete detect ctor ore es dire irecta ctamen mente, te, sin ser dispersados por el materi teria al, la sonda disp ispone de blind indajes jes entre la fue fuente y los los detectores.

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GRADO COMPACT COMPACTACION ACION EQUIPO •

•

•

Densímetro, un instru instrumen mento to portát portátilil que contie contiene ne todos todos los los módul módulos os

electró electrónic nicos, os, conju conjunto ntoss de bater baterías ías recarg recargable ables, s, detect detector ores es y fuent fuentes es radiactivas. Bloque Bloque de Refere Referenc ncia ia , propo proporcio rciona na un mater material ial que sirve sirve de refer referenc encia ia constante, que sirve para efectuar los ajustes en la sonda, los cuales son necesarios necesarios para compensar compensar la desintegraciónprogresi desintegraciónprogresiva va de la fuente. Placa para Alisado/Guía de la Varilla de Perforación, se utiliza para preparar el terreno de emplazamiento, o la porción de suelo sobre la cual se va colocar el equipo, equipo, y para guiar la varilla al hacer la perforación. perforación.

Varilla de Perforación, Perforación, se utiliza para preparar un orificio cuando se va efec efectua tuarr una medició medición n de Trans Transmis misión ión Direc Directa. ta. Cargadores/Adaptadores, uno para CC (12 VCC) y otro para CA (115/23 /230 VCA VCA 50/60 50/60 Hz). Hz). Batería Batería de Repuesto. Repuesto. Caja de Transporte. Extractor.

GRADO COMPACT COMPACTACION ACION

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GRADO COMPACT COMPACTACION ACION Preparación del Terreno de Emplazamiento Colocación del Densímetro Puest uesto o que las las condic ndiciione ones de la supe superf rfic icie ie del del suel suelo o pue pueden den afec afecta tarr much mucho o a la precis recisión ión de la m ed edición, es importante localizar un luga lugarr plan lano, sin agu agujero jeros s grand rande es, grieta ietas s o resto restos s de cualqu cualquie ierr índole índole..  Allanar la superficie superficie del suelo moviendo hacia dela delant nte e y hac hacia atrás trás la placa aca para para resp respal ald do. Retirar dicha placa y rellenar todos los agujeros y desigualdades con arena fina, polvo polvo de ceme cement nto o o de cal, cal, apla aplaná nánd ndo olos para ara que sean sean bien bien nivel nivelado ados. s. Colo Coloca carr la plac placa a para para resp respa aldo ldo de nuevo uevo en el mism mismo o lugar lugar,, y presio resiona narr hasta asta cons conse eguir guir que que la super superfici ficie e esté esté plana. plana. En el cas caso de las las medi medici cio ones nes de Tran ransmis misión ión Dire irecta, ta, coloc locar la varilla de tal tal manera que pase por la herramienta de perforación y lue luego por una una de las las guía guías s de la plac laca.

GRADO COMPACT COMPACTACION ACION

Prot Proteg eger erse se con con el equi equipo po de Segu Seguri rida dad d nece necesa sario rio.. Suje Sujeta tarr la placa placa con con el pie y golp olpear con con un mar martil tillo el extre tremo de la vari varillla de perfo rforac ración ión, hast hasta a que que esta sta alcan lcance ce una una pro profund fundid ida ad que sea, sea, por por lo men menos, os, 50 mm (2 plg.) plg.) que que la prof profun undi dida dad d nece necesa saria ria para para la medic medició ión. n. Para Para que que se colo coloq que el ins instru trumen mento con la pre precisió isión n máx máxima, ima, marq marque ue en el sue suelo el con contorn torno o de la placa laca de resp respal aldo do/g /gu uía, ía, ante antes s de reti retira rarr la varilla varilla de perfor perforaci ación. ón.

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GRADO COMPACT COMPACTACION ACION Retirar la varilla de perforación en línea recta y hacia arriba, y al mismo tiempo, tiempo, girando girando hacia hacia los lados, lados, la herra herramie mienta nta de extra extracci cción. ón. Con cuida idado, levantar la placa para respaldo ldo y coloc locar la sonda sobre la mis misma supe superf rfic icie ie.. Inse Inserrtar tar la varil rilla con con a fue fuente en el orific ificiio cread reado o por la varilla varilla de perfo perforac ración ión.. Intr Introd oduc ucir ir la vari varill lla a con con la fuen fuente te en el orif orific icio io.. Libe Liberar rar enton ntonc ces el disp dispar arad ado or  y blo bloque quear la vari varillla con con la fuent uente e en la pos posició ición n corr corre ecta. cta. La ind indica icació ción de que se ha log logrado esta posici ición es un “click” pro produc ducido ido por por el eleme lement nto o de fijación.

La sonda debe man manten tenerse estab table y firme irme.. Si no es posibl ible log lograr  estas tas con condicio icione nes s, se debe ebe busc uscar otro tro empla mplaza zami mie ento. to. En el caso de hacer una medició ición n alrededor de un tes testig tigo, se puede move moverr la sonda onda has hasta esta estarr a unas unas pulg pulgad adas as del del tes testigo tigo,, para para que que qued quede e firme firme..

UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR  FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL LABORATORIO DE SUELOS Y MAT ERIALES “ING. MARIO ANGEL GUZMÁN URBINA”

DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DE SUELO Y SUELO-AGREGADO EN EL LUGAR POR MÉTODOS NUCLEARES (A UNA BAJA PROFUNDIDAD ) (BASADA EN ASTM D 2922 - 01) Lugar de pr ocedencia Marca del instrumento Modelo

: Guazapa : Troxler  : 3430 - M

Fecha Operadores Metodo de ensayo

No de serie Descripción visual del suelo

: : ML con arena de pómez, gris café

Densidad Proctor  : Humeda Humedad óptima óptima :

No. 1 2 4 5 6 7

Ubicacion de ensay o

carril carril carril carril carril

derecho derecho derecho derecho derecho

: 25/08/2006 : E.L., C.B : Transmisión directa 1412

k g/ m 3

Contenido de humedad, %

Densidad seca, (kg/m³)

% de compactación

21.5 19.6 21.9 19.6 22.4

1392 1400 1371 1410 1407

98.6 99.2 97.1 99.9 99.6

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Observaciones:

El tipo de aparato utilizado requiere le sean introducidos los datos de contenido de humedad y Densidad seca obtenida del Proctor. Este aparato proporciona el valor de la densidad seca del s uelo ensayado.

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RESISTENCIA DE SUB RASANTE Exis Existe ten n dife iferent rente es méto método dos s para para med medir la resi resis stenc tencia ia de los los sue suelos los de la sub sub rasa rasan nte que han sido ido some someti tid dos a carg carga as diná inámic micas de tránsi ánsito to,, entre tre los los cuale cuales s están están los siguie siguiente ntes: s: • Relación de Valor Soporte de California (CBR, California Bearing Bearing Ratio) Ratio) alor de resis resiste tenci ncia a Hveem Hveem (Valo (Valorr R) • Valor Ensayo yo de plac placa a de carg carga a (Val (Valor or k) • Ensa Penetrac tración ión dinámic dinámica a con cono cono •Pene Módulo o de resili resilien encia cia (Mr) (Mr) •Módul Módulo o de reacc reacción ión (Mk) (Mk) •Módul a) Valor alor soport soporte e Califo Californi rnia a (CBR, (CBR, AASH AASHTO TO T-193) -193) En este ensa nsayo, yo, se mide mide la res resiste stenci ncia que opon opone e un suelo uelo a la pene penetr trac ació ión n de un pistón de 3 plg². de área en una mue muestra de suelo de 6 plg. (15 (15 cm) de diámet metro y 5 plg. (12.5 cm) de altura tura,, a una veloc locida idad de 1.27 .27 mm/min (0.5 plg plg./mi ./min) n).. La fue fuerza rza nece necesa sari ria a para para que que el pist pistó ón pene penetr tre e dent dentro ro del del sue suelo se mide mide a dete deterrmina minad dos inte interv rva alos los de pene penetr trac ació ión; n; estas stas fue fuerzas rzas medi medida das s, se comp compar ara an con con las las que se necesi cesita tan n para para prod roducir cir igua iguale les s penetra tracion cione es en una muestra que sirve de patrón, la cual es piedra partida bien graduada.

RESISTENCIA DE SUB RASANTE La defin definici ición ón del del CBR CBR es: CBR= Fuer Fuerza za nece necesa saria ria para para prod produc ucir ir una una pene penetr trac ació ión n de 2.5 2.5 mm en un suel suelo o Fuerza Fuerza neces necesaria aria para para produ producir cir una una pene penetra tració ción n de 2.5mm 2.5mm en la muestra muestra patró patrón n

o tambie tambien: n: CBR= Fuer Fuerza za nece necesa saria ria para para prod produc ucir ir una una pene penetr trac ació ión n de 5.0 5.0 mm en un suel suelo o Fuerza Fuerza neces necesaria aria para para produ producir cir una una pene penetra tració ción n de 5.0 mm en la muestra muestra patró patrón n

Relación que nos da un valor que se indica en porcentaje, el cual pue puede ser ser muy muy vari variab able le dependie diendo ndo de los los sue suelos los anali naliz zados; 2 a 4 % en arc arcilla illas s plás lásticas icas hasta sta un 70 % o más más en mate materi rial ale es gran ranulare ares de bue buena calida idad. Todos los los suelos los, tanto fino inos como grue ruesos o sus mez mezclas, se comp compac acta tan n con con su hume humeda dad d ópti óptima ma,, en cin cinco capa capas s con con 10,2 10,25 5 y 56 golp golpe ez y luego se sum er ergen en agua durante un período mínimo de 96 horas, antes de proceder a su penetración, con el objeto de simular las cond condiicion cione es de satu aturac ración ión a las las cuales les van van a esta star some someti tido dos s los los suelo uelos s como como la subra ubrasa san nte de una carre rretera tera,, y en esta for forma, ma, obte btener los los CBR´s de los suelos bajo las condiciones más críticas. En el ensayo y en inme inmerrsión ión, se coloca locan n pesos sobre obre las las mue muestra stras s, con con el objeto jeto de simu simula lar  r  las las cargas tanto vehicular lares, como de la estructura de pavimen mento, a las cual cuale es van a estar star some someti tid dos los los sue suelos los de la sub subrasa rasant nte e.

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RESISTENCIA DE SUB RASANTE El método del CBR para diseño de pavimentos, fue uno de los primeros en utilizarse y se basa principalmente en que a menor valor de CBR de la subrasante es necesario colocar colocar mayores mayores espesores espesores en la estructura de pavimento para protegerlo de la frecuencia frecuencia de las cargas de tránsito. Valor de d e resistencia resi stencia HVEEM ( Valor R, AASHTO T-246) Este ensayo consiste en preparar una muestra cilíndrica de 4” de diámetro y 2.5” de alto envuelta en una membrana y sometida a carga vertical sobre la sección completa completa de la muestra a una presión dada; con esto se mide la presión horizontal resultante, que es la que sirve para calcular calcular el valor R, para lo cual se utiliza la siguiente formula: 100 R = 100 /---------/--------------------------- + 1 2.5 (Px – 1) / D x Ph En donde: Px= Carga vertical aplicada Ph= Presión horizontal horizontal en el manómetro D= Desplazamiento horizontal horizontal de la muestra, muestra, registrado registrado por el número de vueltas de la manivela para pasar de Ph a 7 kg/cm² (100 lbs/plg2)

RESISTENCIA DE SUB RASANTE Ensayo de placa de carga no repetitivo ( AASHTO T-222) Este ensayo consiste en cargar una placa y medir la l a presión necesaria necesaria para producir una determinada deformación en el suelo. k es el cociente de dividir la presión (p) apli cada entre de la deformación (∆) producida en el suelo. k = p/ ∆ El valor k esta en función de la placa de carga, ya que los de diámetro igual a 91.4 cm ( 36´´) se usan para pavimentos rígidos y los de 30.5 o 45.7 ( 12´´ a 18´´) para pavimentos flexibles. flexibles. Penetración Penetración dinámi ca con cono. Este ensayo sirve para medir en el terreno, la resistencia que tienen los materiales, tanto de estructuras de pavimento como de subrasantes. subrasantes. La operación consiste consist e en hacer penetrar penetrar el cono dentro del pavimento o suelo, haciendo que una carga concentrada que funciona como martillo se deje caer ca er repetidamente repeti damente y se registre registr e la penetración p enetración obtenida en cada caída en en mm/golpe mm /golpe,, denominado cada valor como tasa de penetración penetración dinámica = PR (Penetration (Penetration Rate)

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RESISTENCIA DE SUB RASANTE El CBR esta relacionado con PR en la si guiente forma: 1.259

CBR= 405.3/ PR

para conos a 60° 1.3

CBR= 2.2  – 0.71 log(DCP) para conos a 30° En donde: PR = tasa de penetración penetración en mm/golpe DCP = tasa de penetración en plg/golpe plg/gol pe Módulo de resiliencia (Mr, AASHTO T  – 294) Este ensayo se desarrolló con el objeto de analizar la propiedad que tienen los materiales de comportarse bajo cargas dinámicas como las ruedas de tránsito. Una rueda al m overse transmite fuerzas dinámicas a todas las capas de pavimento incluyendo a la subrasante subrasante y como reacción a estas fuerzas, cada capa de pavimento se deforma; el resultado de estas fuerzas de reacción varia desde un valor muy bajo hasta su m áximo, en en un período muy breve, ya que está en función de la velocidad y peso del vehículo. Este ensayo no es destructivo de la muestra, ya que estas no fallan durante el análisis. Dichas muestras son de forma cilíndrica y se colocan en una cámara triaxial,

RESISTENCIA DE SUB RASANTE La cual permite ejercer innum erables presiones de confinamiento a la muestra; con un dispositivo especial es posible aplicar cargas pulsantes de diferente magnitud y duración. En dicho ensayo se r egistra la deformación sufrida por la muestra. En el ensayo se siguen las directrices de AASHTO T-294-92, el cual se divide en dos procedimientos, como sigue: a) para materiales tipo 1 o sea sea materiales granulares no ligados y subrasantes con menos menos del 70 % de pasa tamiz No. 10 y menos del 20 % pasa tamiz No. 200; y b) para materiales tipo 2 o sea subrasantes que no cumplen con los requerimientos de los tipo 1, tales como los suelos A-4, A-4, A-5, A-6, A-7 y en algunos casos los A-1-b, A-2 y A-3. Este ensayo del módulo de resiliencia es más sensible a las propiedades de los suelos que otros ensayos de resistencia; una cualidad de este ensayo, es que al no romperse la muestra, ésta se puede someter a varios tipos de tensiones, lo que permite perm ite ahorrar tiempo en la preparación de ot ras, reduciendo errores. Las muestras se pueden pueden preparar con diferentes contenidos de hum edad, así como diferentes valores de compactación.

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RESISTENCIA DE SUB RASANTE El contenido de humedad de un suelo tiene un fuerte impacto en el valor  del módulo de r esiliencia, ya que éste disminuye cuando se incrementa el contenido de humedad y obliga a hacer ajustes en los valores valores del módulo cuando el pavimento se satura en determinada época climatológica.  Aparte de la humedad, humedad, también la temperatura incide fuertemente. fuertemente. Por el ti po de pruebas, es muy difícil dar valores típicos del módulo de resiliencia para cada uno de los tipos de suelo, ya que este valor no solo esta afectado por las diferentes formas de construcción sino que tam bién por el tipo de suelo, granulometría, granulometría, contenido de humedad, humedad, etc.. etc.. Es conveniente conveniente tratar de tener para cada área de construcción, construcción, el análisis de los suelos predominantes, con el objeto de que para otros proyectos se puedan correlacionar los módulos de resiliencia. En el método de AASHTO AASHTO (1986 y 1993), el módulo de resiliencia reemplaza al al CBR como variable para caracterizar caracterizar la subrasante, subbase y base. El módulo de resiliencia puede ser usado directamente para el diseño de pavimentos pavi mentos flexibles, flexibl es, pero también tamb ién puede ser convertido converti do a un módulo de reacción de la subrasante (valor k) k) para el diseño de pavimentos rígidos.

RESISTENCIA DE SUB RASANTE Convenientemente Convenientement e se han reportado factores que pueden pueden ser usados para estimar el módulo de resiliencia (Mr) con el CBR, el valor R y el índice de suelo. Se han dado correlaciones para encontrar encontrar el valor del módulo de resiliencia (Mr) como la siguiente relación: Mr = B x CBR Este valor está desarrollado si el CBR < 10%, en donde B = 1500. Módulo de reacción (Mk) para pavimentos rígidos El módulo de reacción de la subrasante, sirve para el diseño de pavim entos entos rígidos; y para l a determinación del del valor efectivo de Mk, debe proceder proceder así: • Es conveniente asumir combinaciones de los diferentes datos que son necesarios necesarios para el cálculo del módulo de r eacción de la subrasante, los cuales deberán ser considerados como sigue: I. Tipo de Subbases con resistencias y valores del módulo de elasticidad II. Espesor de la Subbase III. Pérdida de soporte (LS) IV. IV. Profundidad a la fundación rígida V. Espesor estimado de la losa

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RESISTENCIA DE SUB RASANTE EJEMPLO: Cálculo para obtener el el Módulo de reacción de la subrasante para pavimentos rígidos: Datos Tipo de Subbase Granular  Espesor de la Subbase (plgs) 6 Pérdida de soporte (LS) 1.0 Profundidad a la fundación rígida (pies) 5 Espesor de losa proyectado (plgs) 9 Para cada combinación de datos que se efectúe cambiando los factores, es necesario necesario hacer una tabla similar a l a Tabla Tabla mostrada a continuacion, separada separada para cada uno y poder determinar el m ódulo de reacción compuesto de la subrasante.

RESISTENCIA DE SUB RASANTE 1

2 Módulo de subrasante Mr  (PSI)

mes

3

4

Módulo de Valor compuesto k subbase Esb (PSI) (PCI)

5 Valor de k en fundación rígida (PCI)

6 Daño relativo Uf 

Enero

20, 000

50, 000

1,100

1,350

0.35

Febrero

20, 000

50, 000

1,100

1,350

0.35

Marzo

2,500

15, 000

160

230

 Abril

4,000

15,000

230

300

0.78

May o

4,000

15, 000

230

300

0.78

J unio

7,000

20, 000

400

540

0.78

J uli o

7,000

20, 000

400

540

0.60

 Agosto

7,000

20,000

400

540

0.60

Septi embre

7,000

20, 000

400

540

0.60

Oc tubre

7,000

20, 000

400

540

0.60

Noviembre

4,000

15, 000

230

300

0.78

Dic i embre

20, 000

50, 000

1,100

1,350

0.35 Total

Promedio = U / # meses considerados.

0.86

7.25

= 7.25 / 12 = 0.60

Módulo efectivo de reacción de la s ubrasante = Corrección por  pérdida de soporte =

k (PCI) k = 540 (PCI) (PCI) k (PCI) (PCI) = 170 = 46.1

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RESISTENCIA DE SUB RASANTE lumnaa 2 se coloc loca el mód módulo ulo de resil esilie ienc ncia ia de la subr subraasan sante en contra ntrad da • En la column  para cada mes. lumnaa 3 se coloc locan valo alores res del del módu módulo lo de elas elasti ticcidad idad de la subba ubbase se,, los los • En la column cuales cuales serán asumidos asumidos.. En otro ejemplo se partir á de los datos del mes de abril de l a tabla mostrada, en la cual el efecto de Mr de la fundación rígida cercana a la superficie es de 4000 PSI y está a menos de 1.5 metros de profundidad ó sea 5 pies, con estos datos y conforme conforme el ábaco del modulo de reaccion reaccion de la sub rasante compuesto (Mk), se sale de la parte izquierda del mismo, en donde parti endo de 4000 PSI hacia arriba encontramos encontramos la curva de 5 pies y l uego horizontalmente nos nos pasamos hacia la derecha hasta encontrar encontrar la curva del valor compuesto de k = 230 (PCI) y de allí hacia abajo encontramos encontramos el valor de k = 300 (PCI) (PCI) que es el valor valor de reacción de la fundación rígida; valor que colocamos colocamos en la columna 5. Como otro ejemplo y con el valor estimado del espesor ( 9´´ ) de la losa y utilizando el valor de k = 540, 540, del mes de Julio de la tabla mostrada, mostrada, en el ábaco del calculo del daño relativo, partiendo de 540 hacia arriba encontramos encontramos la curva de 9” y hacia la izquierda izquierda encontramos encontramos el valor valor de 0.60 que es el daño relativo U en función de k para cada mes, dato que se coloca coloca en la columna 6.

RESISTENCIA DE SUB RASANTE Teniendo todos los valores de Uf en la tabla , éstos se suman y se dividen entre el número de meses incluidos en el cálculo para sacar el promedio; el valor efectivo efectivo de k es el que corresponde al valor medio del daño relati vo (Uf) para el espesor de la losa proyectada. proyectada. Seguidamente se tiene que ajustar el valor efectivo efectivo de k, tomando en cuenta la pérdida de soporte de la subbase, LS, por erosión. Dicho ajuste se hace por  medio del ábaco de la corrección del modulo de reacción efectivo de la sub rasante por por la perdida de apoyo apoyo de la sub base y con con este valor calculado se  procede al diseño del pavimento rígido. Partiendo del valor valor del módulo efectivo de la reacción de la subrasante k = 540, hacia arriba encontramos encontramos la recta en la cual inter ceptamos ceptamos con el valor asumido de la pérdida de soporte LS = 1.0 y seguidament e hacia la izquierda izquier da encontramos en valor  efectivo del módulo módulo de reacción de la subrasante K(PCI)=170 K(PCI)=170 en función de la pérdida potencial de soporte de la subrasante.

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Módulo compuesto de reacción de la subrasante

Cálculos del Módulo de reacción de la subrasante, para considerar  efectos de la fundación rígida cerca de la superficie

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Cálculo del Daño relativo (Uf ) en pavimento rígidos, en función del espesor de losa y Módulo de reacción de la subrasa nte

Correccion del modulo efectivo efectivo de reaccion de la sub rasante por la perdida de apoyo se la sub base.

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