UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ“CARRERA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL” LABORATORIO DISEÑO DE PAVIMENTOS UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “CARRERA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL” I.- OBJETIVO 1.1.- OBJETIVOS GENERALES Interpretar, describir y analizar la fiabilidad de los valores de CBR in situ de la subrasante utilizando el método del PDC (Penetración Dinámica de Cono) dentro de la ciudad universitaria UANCV de la ciudad de Juliaca. 1.2.- OBJETIVOS ESPECIFICOS Permite realizar de manera sencilla una investigación de las capas del suelo, granulares y levemente sementadas, componentes de un pavimento durante su construcción o en su etapa de servicio. Realizar la exploración del suelo mediante el equipo de penetración deniamica de cono Ver si el ensayo del PDC es un método no destructivo que se puede utilizar para evitar indirectamente la capacidad estructural de un pavimento. DeterminaR las propiedades mecánicas in-situ del suelo de estudio II.- REFERENCIA NORMATIVA Normalización del ASTM D6951 (03) USA Normalización del INVE172 (07) Colombia Normalización MOPT/GTZ Costa Rica Normalización en Perú III.- MARCO CONCEPTUAL DEFINICION: LABORATORIO DISEÑO DE PAVIMENTOS UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “CARRERA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL” El DCP fue desarrollado en 1956 por Scala. El ensayo PDC es un metodo o destructivo que se puede utilizarpara evaluar indirectamente la capacidad estructural de un pavimento. Esta penetración es función de la resistencia al corte IN SITU de os materiales del paquete estructural. A diferencia de este último. granulares y levemente cementadas. componentes de un pavimento durante su construcción o en su etapa de servicio. detecta simultáneamente el grado de heterogeneidad que puede encontrarse en una sección y la uniformidad de compactación del material. Canadá. Permite realizar de manera sencilla una investigación de las capas del suelo. Australia. El equipo PDC mide la penetración por golpe a traves de las distintas capas componentes de un pavimento. El perfil en profundidad brimda por lo tanto. Implícitamente. con los parámetros de resistencia al corte. estudios realizados en campo por Livneh y Ishali (1987) y Kleyn (1975) han sido básicos para la evaluación de pavimentos. de una manera rápida. el DCP presenta ventajas como su simplicidad y economía de uso. Aunque inicialmente este fue planeado con el fin de determinar el CBR de un suelo en la construcción de carreteras. Este instrumento es utilizado esencialmente para evaluar la resistencia de suelos tanto no disturbados como compactados y estimar un valor de CBR en campo. En esta practica se busca determinar las propiedades mecánicas de u suelo mediante el ensayo de penetración denamica de cono. LABORATORIO DISEÑO DE PAVIMENTOS . Durante los últimos años se han ido planteando investigaciones que buscan correlacionar los valores que se obtienen de este ensayo. el DCP estima la capacidad estructural de las diferentes capas que conforman a un pavimento. una indicación de las propiedades en el lugar de los materiales de los diferentes estratos componentes en las condiciones reales en que estos se encuentran en el momento del ensayo. Nueva Zelanda y Estados Unidos. Posteriormente se ha difundido su uso en Inglaterra. continua y bastante precisa. UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “CARRERA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL” VENTAJAS: Facil operación Económico Facilidad de trasporte DESVENTAJA: Poca profundidad Figura 1 .Esquema del Equipo DCP (ASTM D-6951-03). LABORATORIO DISEÑO DE PAVIMENTOS . UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “CARRERA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL” Curva PDC Gráfica que representa la penetración acumulada en función del número de golpes acumulados para los respectivos datos. En este tipo de curvas.Curva DCP para una serie de valores. se observan tres capas diferentes. también se puede determinar el espesor de dichas capas Figura 2 . LABORATORIO DISEÑO DE PAVIMENTOS . como se muestra en la Fig. 2 se puede visibilizar el número de capas existentes representadas por rectas de diferentes pendientes. Curvas estructurales DCPs. también otro numero grande de ensayos se ha dado en suelo tipo areno limosos y con humedades por debajo de las optimas para compactación. también se toma muestra para humedad natural. mediano y pesado (Transvaal Roads Department-TPA. IV.APLICACIÓN DEL PDC La aplicación del Penetrómetro Dinámico de Cono (PDC) se llevó a cabo en las diferentes carreteras interdistritales y del cercado de cada Distrito de la Provincia de Ica. 1978). LABORATORIO DISEÑO DE PAVIMENTOS . pero en este caso las pendientes obtenidas servirán para correlacionar pendientes (N) con los valores de CBR in situ. UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “CARRERA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL” Diagrama Estructural Figura 3 ..al realizar el ensayo en cada punto obtenemos datos de pendiente (N. en un gran numero de inspecciones se ha encontrado una subrasante compuesta por arena eólica. D o DC) en mm/golpes con el que de acuerdo a cualquier formulación se puede obtener el valor de CBR in situ. también se obtiene datos de tipo de suelo (se lleva una muestra al laboratorio y se clasifica). para tráfico liviano. a 300mm (12”) de la localización anterior. y una caída de 508 mm (20 pulgadas). por lo menos. Dispositivo para evaluar la resistencia de los suelos inalterados y/o compactados El Penetrometro Dinámico de Cono(PDC) (por sus siglas en ingles) originalmente inventado diseñado y experimentado en Australia en los años 1956 (9) por OlderSwiss y consistía en un martillo de 9 kg (20 libras). si luego de 5 golpes el aparato no ha avanzado mas de 2mm (0.terreno natural b). La localización del nuevo punto de ensayo debe ser...MATERIALES a). el ensayo se debe detener y el equipo se debe remover hacia otro punto de ensayo.. ese ensayo no destructivo de naturaleza empírica. V.08”) o la manija se ha deflectado mas de 75mm (3”) de su posición vertical. y una varilla con un punta de cono de 30° para introducir a las diversas capas del suelo. Van Vuuren en 1969 trabajó en Nueva Zelanda y posteriormente.EQUIPOS Y/O HERRAMIENTAS Penetrometro dinamico de cono de 8kg. se desarrolló con gran LABORATORIO DISEÑO DE PAVIMENTOS .. para minimizar el error causado por la perturbación del material.terreno compactado VI. UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “CARRERA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL” NOTA: si durante el hincado se produce un rechazo la presencia de partículas de gran tamaño o de un estrato rocoso puede conducir a la suspensión de la penetración o a doblar la varilla del aparato. Costa Rica con su norma MOPT/ GTZ. los reportes de las investigaciones siempre han precisado y detallado el instrumento usado y esto ha servido para prácticamente uniformizar el aspecto físico del equipo. Van Heerden. entre otros por lo que es conveniente conocer al detalle las características del PDC normalizado por la ASTM. por lo general se ha observado sin ninguna modificación como por ejemplo Colombia con su norma INV E 172 (07). para entonces se había planteado algunas modificaciones como sigue: el martillo se varió a un peso de 8 kilos. los diferentes países que proceden a normalizar este equipo con las normas técnicas de su país lo hacen basados en la norma ASTM D6951 (03). y se presentó a la comunidad internacional en Europa en los años 19821983 con los trabajos de Kleyn. Figura 4: Muestra el instrumento PDC experimentado en Sud África Desde entonces las características físicas no ha sufrido cambios sustanciales. Maree. más aun ahora que esta Normalizado por la Sociedad Americana de Ensayo de Materiales (ASTM) desde el año 2003 actualmente la ASTM ya ha revisado y corregido la norma del año 2003 y está publicando la norma actualizada ASTM D6951 M(09). Savage. UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “CARRERA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL” ahínco en Sud África en la década de los años 1970 al 80. y Rossouw. LABORATORIO DISEÑO DE PAVIMENTOS . altura de caída 575 mm y la punta cónica a 60°. UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “CARRERA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL” Figura 5: Muestra los equipos PDC con sus estuches de madera LABORATORIO DISEÑO DE PAVIMENTOS . UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “CARRERA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL” Figura 6: Muestra detalles del PDC Figura 7: Muestra detalles del martillo y partes del PDC LABORATORIO DISEÑO DE PAVIMENTOS . El operador dirige la punta del PDC dentro del suelo.. levantando el martillo deslizante hasta la manija y soltándolo para un determinado número de golpes es medida y registrada en términos de milímetros por golpe. se ubica el quipo PDC verticalmente sobre un nivel de terreno donde no se encuentre directamente con piedras que obstaculicen el ensayo. un soporte superior unido al yunque que sirve de referencia para las lecturas y un soporte inferior fijo a la regla y unido a la barra de penetración. Para realizar las lecturas posee una regla de medición sujeta al instrumento por dos soportes. Al iniciar el ensayo con el penetrómetro se introduce el cono asentándole en el fondo para garantizar que se encuentre completamente confinado. UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “CARRERA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL” Eje de guía Regla milimetrada (barra graduada) VII. 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. LABORATORIO DISEÑO DE PAVIMENTOS .PROCEDIMIENTOS Una vez ubicado el lugar de ensayo. CÁLCULOS PENETRACION (MM): 305mm-312. = california 𝑃𝐷𝐶 (1968).809 Mceivaney y Suelos con confinada (Kpa) ∗ log(𝑃𝐷𝐶) djatnika limos (1991) IX. et al. UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “CARRERA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL” VIII. et al Para bases y (2005) sub bases Compresión no log(𝑈𝐶𝑆) = 3. Limite liquido (%) 𝐿𝐿 = 0.5mm/2=4.76 ∗ 𝑃𝐷𝐶 Chen D.(2) PENETRACION GOLPE (P/G) p/g(1)=7. Suelo con alto − 1. 𝐵. 𝑅.5mm ………………(1) 312.14 (2001 contenido de finos (60%) Valor de soporte de 292 Van vuren Para todo tipo 𝐶.62 ∗ log(𝑃𝐷𝐶) Gabr.5mm/1=7.25mm/golpe PDC LABORATORIO DISEÑO DE PAVIMENTOS .-FORMULAS Relación entre PDc Ecuacion autor Observaciones ((mm/gol) y.5 mm/golpe p/g(2)=8.29 − 0.5mm……………….5mm=7. de suelos Kleyn (1975) Modulo resilente (Mpa) 𝑀𝑅 = 537.5mm-321mm=8. M.. 𝑅. 292 𝐶. 𝑅. UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “CARRERA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL” Factor de PDC: para mazo dual de 8kg = 1 Factor de PDC: para mazo de 4. 𝑅. 𝐵. Para suelos arcillosos inorgánicos de alta plasticidad CH.6kg =2 En este caso usamos el mazo de 8kg = 1 PDC(1)=7. grava).5mm PDC(2)=4.12 En nuestro caso usaremos PARA OTROS SUELOS 292 𝐶.12 LABORATORIO DISEÑO DE PAVIMENTOS .25mm CBR para el calculo del CBR se usuran las siguientes formulas de acuerdo al tipo de suelo: a. arena. Para otros tipos de suelos (granulares.5)𝑒1.017019 ∗ 𝑃𝐷𝐶)𝑒2 b.5mm*1=7.002871 ∗ 𝑃𝐷𝐶 c. Para suelos arcillosos inorgánicos de baja plasticidad CL son CBR < 10 1 𝐶. 𝑅.57 (7. = (0. 𝐵. 𝐵. 1 𝐶. 𝐵. = (𝑃𝐷𝐶)𝑒1. = 0. (1) = = 30.25mm*1=4. 25)𝑒1. 𝑅. 𝐶𝐵𝑅(𝑛) X. 𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 = 𝐶𝐵𝑅(1) + 𝐶𝐵𝑅(2) + ⋯ … … . 𝐵.5 2 321 3 335 4 356 5 375 6 415 CALCULOS: Se realizara la diferencia de las longitudes obtenidas para poder calcular la profundidad que se logró obtener con el ensayo de PDC: LABORATORIO DISEÑO DE PAVIMENTOS .12 d. . (2) = = 57. CBR promedio 𝐶. UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “CARRERA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL” 292 𝐶. 𝑅. 𝐵.-DATOS OBTENIDOS EN CAMPO: N° DE LECTURA GOLPES PDC (mm) 0 305 1 312.75 (4. 25 4 19 = 3.8 5 40 = 6.5 PDC(2)=4.5mm 321-335=14mm 335-356=21mm 356-375=19mm 375-415=40mm Luego se procede a calcular la relación PENETRACION GOLPE (P/G): 7. UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “CARRERA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL” 0 305-312. 𝐵.5 Para el cálculo del CBR se usara la fórmula de otros tipos de suelos por tener suelos con presencia de arena: 292 𝐶.5 mm 312.5 = 7.5 1 8.25*1=7.5=7.67 6 Para el cálculo del PDC se usara el factor para 8kg =1 PDC(1)=7.5*1=7. 𝑅. = (𝑃𝐷𝐶)1.5-321=8.12 LABORATORIO DISEÑO DE PAVIMENTOS .5 = 4.25 2 14 = 4.67 3 21 = 5. 12 Después procedemos a sumar la última columna para promediar y así hallar el valor del CBR del suelo en el que se trabajó: 𝐶.5 7.47 6 415 40 6.8 3.67 6.97 4 356 21 5.70% promedio LABORATORIO DISEÑO DE PAVIMENTOS .57 2 321 8. UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “CARRERA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL” 292 𝐶.86 CBR 47.67 4.5 7. 𝐶𝐵𝑅(𝑛) A continuación se presenta el FORMATO PDC llenado con todos los cálculos obtenidos: PUEBA N°1 N° DE LECTURA PENETRACION PENETRACION PDC CBR GOLPES PDC (mm) GOLPE (P/G) (mm) 0 305 0 0 0 0 1 312.58 5 375 19 3.67 51. 𝑅.8 65.5 7. 𝑅.67 34. 𝐵.5 4.25 57.57 (7.75 3 335 14 4.25 4. 𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 = 𝐶𝐵𝑅(1) + 𝐶𝐵𝑅(2) + ⋯ … … . .5)1.25 45. 𝐵.25 5. (1) = = 30.5 30. granulares y levemente sementadas. componentes de un pavimento durante su construcción o en su etapa de servicio. UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “CARRERA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL” XI.GRAFICO N° DE GOLPES 0 0 1 2 3 4 5 6 7 -5 -10 PENETRACION (mm) -15 -20 -25 -30 -35 -40 -45 CONCLUSIONES Se logró Interpretar. Se realizó de manera sencilla la investigación de las capas del suelo. LABORATORIO DISEÑO DE PAVIMENTOS . describir y analizar la fiabilidad de los valores de CBR in situ de la subrasante utilizando el método del PDC (Penetración Dinámica de Cono) dentro de la ciudad universitaria UANCV de la ciudad de Juliaca.. LABORATORIO DISEÑO DE PAVIMENTOS . UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “CARRERA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL” Se realizó de manera satisfactoria la exploración del suelo mediante el equipo de penetración dinámica de cono. Se logró determinar las propiedades mecánicas in-situ del suelo de estudio. Se logró ver q el ensayo del PDC es un método no destructivo que se puede utilizar para evitar indirectamente la capacidad estructural de un pavimento. edu/files/2010/11/EL-CONO-DIN%C3%81MICO-DE- PENETRACI%C3%93N-Y-SU-APLICACI%C3%93N-EN-LA- EVALUACI%C3%93N-DE-SUELOS. http://civil.upb.pdf Wikipedia. ANEXOS LABORATORIO DISEÑO DE PAVIMENTOS . BIBLIOGRAFIA Guía de laboratorio de Mecánica de Suelos Concreto y Asfalto. UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “CARRERA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL” RECOMENDACIONES Para poder realizar el ensayo del PDC (Penetración Dinámica de Cono) se recomienda no realizar en suelos con presencia de rocas ya q estos podrían dañar el equipo por lo cual se debe de cambiar el sitio donde se realizara dicho ensayo. UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “CARRERA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL” LABORATORIO DISEÑO DE PAVIMENTOS .