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CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES II RELACIÓN DE SOPORTE DEL SUELO EN EL LABORATORIO I.N.V.E-148-13

María José González Arias Código: 2160188 Daniela Andrea Jiménez Correa Código: 2160233 Angie Dayanna Marín Medina Código:2141769 Estefanía del Pilar Palacios Peña Código: 2161862

Profesor: Ing. Luis Alberto Capacho

Grupo D1 (Miércoles de 10:00 a 12:00 pm) SUBGRUPO: 2

Universidad Industrial de Santander Bucaramanga, Santander

1. INTRODUCCIÓN Con el paso del tiempo y factores externos como la degradación, los suelos reducen en gran medida su capacidad inicial, por ello es pertinente determinar la resistencia al esfuerzo cortante de un suelo a partir del Ensayo de Relación de Soporte (CBR), en el cual, de acuerdo con la norma ASTM C131, se calcula dicho porcentaje como la fuerza requerida para que un pistón penetre una determinada profundidad. Para este informe se trabajarán también con agregados pétreos teniendo en cuenta humedades y compactaciones para comprobar en qué tipo de mezcla pueden ser empleados de acuerdo con el alcance del proyecto.

2. OBJETIVOS -

Calcular el CBR de diseño de acuerdo con el porcentaje máximo para la compactación y la densidad máxima establecida.

-

Determinar los tipos de mezclas en los que pueden ser utilizado el suelo ensayado, bien sea concreto, asfalto u otro establecido en la norma.

3. MEMORIAS DE CÁLCULO 3.1 Se realiza el cálculo del volumen de la muestra mediante la ecuación 1, según

el diámetro y altura del respectivo molde usado en el ensayo Volumen =

D2 *𝜋 0,1282 *𝜋 = = 0,0023 m3 4 4 𝑬𝒄𝒖𝒂𝒄𝒊ó𝒏 𝟏

Tabla 1. Datos dimensiones de distintos moldes.

3.2 Se calcula la humedad de compactación, mediante la ecuación 2 y posteriormente se realiza el cálculo de humedad por compactación según el molde por analizar ( ecuación 3). 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 =

(𝑊 𝑇𝑎𝑟𝑎 + 𝑆. 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑜) − (𝑊 𝑇𝑎𝑟𝑎 + 𝑆. 𝑆𝑒𝑐𝑜 ) (100) (𝑊 𝑇𝑎𝑟𝑎 + 𝑆. 𝑆𝑒𝑐𝑜 ) − (𝑊 𝑇𝑎𝑟𝑎 ) 𝑬𝒄𝒖𝒂𝒄𝒊ó𝒏 2

𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 𝐶𝑜𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 =

𝑃𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 =

(0.0537) − (0.0475) (100) = 19.56% (0.475) − (0.0158)

𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 1 𝑀𝑜𝑙𝑑𝑒10 + 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 2 𝑀𝑜𝑙𝑑𝑒10 2

𝑬𝒄𝒖𝒂𝒄𝒊ó𝒏 3 19.56 + 19.38 𝑃𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 𝐶𝑜𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = = 19.47% 2

Tabla 2. Datos humedad de compactación de la muestra .

3.3 Cálculo tipo de la densidad húmeda y seca de la muestra para el molde # 10. 𝛿𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎 =

(𝑊𝑚𝑜𝑙𝑑𝑒 + 𝑆. 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑜) − 𝑊𝑚𝑜𝑙𝑑𝑒 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑬𝒄𝒖𝒂𝒄𝒊ó𝒏 4

𝛿𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎 =

(12.40) − 9 𝐾𝑔 = 1463,83 3 0.002323 𝑚

𝛿𝑆𝑒𝑐𝑜 =

𝛿𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 (1 + ) 100 𝑬𝒄𝒖𝒂𝒄𝒊ó𝒏 5

𝛿𝑆𝑒𝑐𝑜 =

1463,83 𝐾𝑔 = 1178,87 3 19.47 𝑚 (1 + ) 100

Tabla 3. Cálculo densidades seca y húmeda.

3.4 Cálculo tipo de la humedad de penetración y cálculo del promedio de humedad de compactación para el molde #10. 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 =

(𝑊 𝑇𝑎𝑟𝑎 + 𝑆. 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑜) − (𝑊 𝑇𝑎𝑟𝑎 + 𝑆. 𝑆𝑒𝑐𝑜 ) 100 (𝑊 𝑇𝑎𝑟𝑎 + 𝑆. 𝑆𝑒𝑐𝑜 ) − (𝑊 𝑇𝑎𝑟𝑎 ) 𝑬𝒄𝒖𝒂𝒄𝒊ó𝒏 6

𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 𝑃𝑒𝑛𝑒𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 𝑃𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 =

(0.0544) − (0.0444) (100) = 34.84% (0.0444) − (0.0157)

𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 1 𝑀𝑜𝑙𝑑𝑒10 + 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 2 𝑀𝑜𝑙𝑑𝑒10 2 𝑬𝒄𝒖𝒂𝒄𝒊ó𝒏 7

𝑃𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 𝑃𝑒𝑛𝑒𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 =

34.84 + 34.03 = 34.44% 2

Tabla 4. Cálculo humedad de penetración de muestra.

3.5 Cálculo para el área del pistón y cálculos tipo de cara y presión para los tres moldes. Apistón = 3 in2 * (

25,42 mm2 ) = 1935,48 mm2 in2

𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 =

𝐿𝑒𝑐 (9.81) 1000

𝑬𝒄𝒖𝒂𝒄𝒊ó𝒏 8 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 =

13 (9.81) = 0.1275 𝐾𝑁 1000

𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 =

1000 (𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎) 𝐴𝑝𝑖𝑠𝑡ó𝑛

𝑬𝒄𝒖𝒂𝒄𝒊ó𝒏 9 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 =

1000 (0.1275) = 0.0659 𝑀𝑃𝑎 1935.48

3.5 Cálculo tipo para CBR1, CBR2 y expansión.

Tabla 5. Resultados de los respectivos CBR calculados.

𝐶𝐵𝑅1 =

𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑃𝑒𝑛𝑒𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 2.54 (100) 6.9 𝑬𝒄𝒖𝒂𝒄𝒊ó𝒏 10 𝐶𝐵𝑅1 =

𝐶𝐵𝑅2 =

0.912 (100) = 1.3222 6.9

𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑃𝑒𝑛𝑒𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 5.08 (100) 10.35 𝑬𝒄𝒖𝒂𝒄𝒊ó𝒏 11

𝐶𝐵𝑅2 =

0.1115 (100) = 1.0774 10.35

𝐸𝑥𝑝𝑎𝑛𝑠𝑖ó𝑛 =

𝐸𝑥𝑝𝑎𝑛𝑠𝑖ó𝑛[𝑚m] (100) 0,128

𝑬𝒄𝒖𝒂𝒄𝒊ó𝒏 12 𝐸𝑥𝑝𝑎𝑛𝑠𝑖ó𝑛 =

0,002 (100) = 1.56% 0,128

Dado que en la gráfica penetración vs presión se presentaban irregularidades, es necesario hacer la respectiva corrección a los datos, obteniendo la siguiente gráfica corregida

Gráfica 1. Penetración vs presión.

. Tabla 6. Datos para gráfica CBR vs Densidad.

Gráfica 2. CBR vs Densidad..

Mediante la ecuación de la recta obtenida en la gráfica 2, se calcula el porcentaje CBR para los valores de 95%,98% y 100% Densidad = 31,073*(CBR) + 1168,2

Cálculo tipo para densidad max 95% 1350,11 = 31,073*(CBR) + 1168,2 CBR = 5,85%

Tabla 7. Datos para gráfica CBR vs Densidad.

4. CONCLUSIONES •

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Este método de prueba se emplea para evaluar la resistencia potencial de materiales de subrasante, subbase y base, incluyendo materiales reciclados para ser usados en pavimentos de carreteras y pistas de aterrizaje. Usando una porción preparada como se describe en las normas INV E-141 o INV E-142, se determina el contenido óptimo de humedad y la densidad seca máxima, según lo especificado en las normas previamente descritas. Los resultados de este ensayo se usan como base para el control de calidad de materiales usados para la elaboración de placa huella en tramos rurales terciarias del municipio de Landazuri, con fines académicos, según el artículo INV E-148.