COMPACTACIÓN DE SUELOSEN UNA CARRETERA PROBLEMA DE OBRA Roberto Carlos EQUIPO: CHUNGA SÁNCHEZ. Emilio GARCÍA SANTOS. ESCUELA PROFESIONAL -INGENIERIA CIVIL- MECÁNICA DE SUELOS II COMPACTACIÓN DE SUELOS EN CARRETERAS -Problema de obra- DOCENTE: Mg. Ricardo Martín GAMBOA TORIBIO. CASTILLO VELARDE. Jordhan Alexander CICLO: SEXTO TRUJILLO-PERÚ 1 . 5 100.500 0.600 1.074 48.338 30 65 N° 4 6.200 0.266 N° 200 0.350 3062. lo cual ha impedido que el contratista valorice el mes en la partida indicada.098 15 40 N° 20 0.222 8 20 N° 50 0.000 15.700 2514.201 82.799 1'' 25.138 1. los resultados de los últimos 6 controles.517 4.176 50.000 16. La Entidad ha indicado que tomará como criterio de juicio para dictaminar. ya que con los anteriores no ha encontrado mayores inconvenientes.000 17.465 N° 100 0.000 0.874 N° 80 0.050 2945.297 63.000 100.177 74.200 0.210 49.000 16.535 0. La carretera es de 5mts de ancho útil entre plantillas y el problema se suscita por una longitud ejecutada de medio kilómetro.000 0.199 99.201 17.800 0.841 224.100 3125.000 100.600 1.000 13.525 2843.854 95.035 3/4'' 19.300 0.236 98.149 36.000 0.640 98.824 1/2'' 12.734 0.965 67.000 2 8 TOTAL 18167.902 3.000 0.649 78.000 0.838 63.778 1.000 251. De acuerdo a los datos de obra que informó la supervisión (ver hoja de datos). dándolo por desaprobado a nivel de compactación.266 100.409 99.000 100 100 1 1/2'' 38.000 2 .014 36. verificar la gradación del material.986 3/8'' 9. la granulometría se detalla en el siguiente cuadro: PESO DE MUESTRA =29512 g TAMIZ ABERTURA PESO % PESO % PESO % QUE GRADACION (mm) RETENIDO RETENIDO RETENIDO PASA SUPERIOR INFERIOR ACUMULADO 2 1/2'' 63.420 116.385 96. Grafique Para la presente pregunta.400 2864.300 0.483 25 55 N° 10 2. 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.764 32.000 15. Se solicita: 1.662 21.000 2'' 50.300 0.348 99.862 N° 40 0.126 0. Indique si aprueba o no el material por estos conceptos. 2.000 40.000 ABERTURA (mm) La curva de gradación A deberá emplearze en zonas cuya altitude sea igual o superior a 3000 m. se procede a realizar la curva granulométrica: GRAFICA N°01: CURVA GRANULOMÉTRICA CURVA GRANULOMETRICA LIMITE SUPERIOR LIMITE INFERIOR CURVA GRANULOMETRICA LIMITE SUPERIOR LIMITE INFERIOR 120. La franja por utilizer será la establecida en los documentos del Proyecto o la determinada por el Supervisor de Obra. En base de los resultados obtenidos.000 1.000 60.000 PORCENTAJE QUE PASA (%) 100.000 100. Límite líquido: Para realizar la prueba del límite se obtuvo el suelo que pasa el tamiz N°40 Límite Plástico: Para realizar la prueba de plasticidad es la diferencia entre el líquido y el límite plastico: IP=LL – LP En la siguiente tabla indica el requerimiento de agregado fino para bases granulares TABLA N°01: Requerimientos Agregado Fino TABLA N°02: Características fÍsico. Calcule el LL (grafique). mecánicas y químicos de la Base Granular.000 20.s.010 -20.n.000 10.m.000 80. 3 .100 0.000 0.000 0. LP y el IP del material de base granular. 95 PESO TARA 29.73 24.16 32.35 Nº DE GOLPES 13 22 31 .38 53.83 28. se obtienen los siguientes resultados: LIMITE LIQUIDO LIMITE PLASTICO Nº TARA T-33 T-34 T-35 T-02 T-03 PESOTARA + SUELO HUMEDO 60.8 26.66 27.68 PESO TARA + SUELO SECO 52.36 53.33 25. - HUMEDAD (w%) 36.6 28.63 29.08 Con los datos obtenidos.32 29.84 29.24 60. se procede a graficar: 4 .01 28.06 29.58 61.Con los datos en campo. 00 1 10 100 NÚMERO DE GOLPES Obteniendo los siguientes resultados: GOLPES LIMITE LIQUIDO 25 31. etc. colóquelas y muestre como llegar al resultado. tablas. Límite Líquido 40.00 35.00 10. Clasifique los suelos por SUCS Y ASSHTO.00 % DE HUMEDAD 20.00 15. (El procedimiento está adjuntado en la hoja de cálculo de excel) La clasificació ASSHTO para la base del presente proyecto es A-1-a (0) La clasificación SUCS para el material base es GW 5 .00 0.00 5.289ln(x) + 54.00 y = -7. Si usa ábaco.00 25.39 LIMITE PLASTICO 28.04 INDICE DE PLASTICIDAD 3 3.856 R² = 1 30. 799 1'' 25.300 0.222 N° 50 0.000 15.000 16.600 1.266 100.000 100.000 13.409 99.266 N° 200 0.986 3/8'' 9.126 0.000 2'' 50.201 17.300 0. 6 .201 82.200 0.800 0.000 17.149 36.100 3125.640 98.000 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.838 63.297 63.000 251.000 16. Implica una reducción rápida de vacíos.177 74.600 1.700 2514.236 98.176 50.517 4.965 67.778 1.199 99.014 36. Defina el proctor modificado que aplica sustentando que usara para el método elegido.764 32.074 48.000 1 1/2'' 38.300 0.874 N° 80 0.200 0.000 100.734 0.000 15.098 N° 20 0.465 N° 100 0.385 96. existen tres métodos el cual debe ser explicado o colocado en el informe a entregar.000 0.348 99.000 0.000 0.500 0.824 1/2'' 12. El objetivo es determinar densidad máxima y humedad optima de compactación.902 3.649 78. compresibilidad y esfuerzo de deformación de los mismos.138 1.483 N° 10 2.210 49.420 116.400 2864.862 N° 40 0. Proctor Modificado Se denomina compactación al proceso mecánico por el cual se busca resistencia.662 21. en consecuencia en el suelo ocurren cambios volumétricos por perdida de volumen.350 3062.4.000 0.854 95. ABERTURA PESO % PESO % PESO % QUE TAMIZ (mm) RETENIDO RETENIDO RETENIDO PASA 2 1/2'' 63.535 0.050 2945.000 0.035 3/4'' 19.525 2843.841 224.338 N° 4 6. Adjuntamos aquí parte de la norma MTC E 115: 7 . 00 5.97 1.PROCTOR MODIFICADO M-01 M.10 DENSIDAD SECA MAXIMA 2.01 1 2 3 4 PESO SUELO HUMEDO+MOLDE (g) 10851 11017 11225 11152 PESO MOLDE + BASE (g) 6593 6593 6593 6593 VOLUMEN DEL MOLDE (cm3) 2123 2123 2123 2123 PESO DE SUELO HUMEDO (g) 4258 4424 4632 4559 DENSIDAD HUMEDA (g/cm3) 2.14 2.00 10.06 2.2 1384.08 2.00 8.08 2.2 PESO DE TARA 494 489 495 495 PESO SUELO SECO 591 851.59 5.96 1.53 9.135 2.02 2.16 2.00 1.00 7.2 1288.08 2.00 % DE HUMEDAD DENSIDAD SECA MAXIMA 2.10 2.01 2.28 DENSIDAD HUMEDA 2.3 PESO SUELO SECO + TARA 1085 1340.00 4.3 1233 1153.15 DENSIDAD SECA 1.00 6.00 1.15 RECIPIENTE Nº T-10 T-09 T-07 T-11 PESO SUELO HUMEDO + TARA 1106.00 2.246 (g/cm3) HUMEDAD OPTIMA 7% 8 .18 2.6 1214.12 2.3 738 658.94 0.14 2.2 PESO DE AGUA 21.00 9.6 61.98 1.041 2.04 2.2 43.9 55.102 CURVA DENSIDAD SECA VS HUMEDAD 2.16 7.01 2.966 2.00 3.1 HUMEDAD 3.04 2.18 2. 4 PESO DE TARA + SUELO SECO (g) 912.405 1.2 DENSIDAD SECA MAXIMA 2.39 422.69 94.27 2.16 DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD RECIPIENTE Nº 5 8 12 PESO DE TARA + SUELO HUMEDO (g) 956.9 7.4 HUMEDAD (%) 7.14 2.405 1.8 1142.705 VOLUMEN QUE OCUPA LA GRAVA (m3) 390.4 1086.14 DENSIDAD SECA DEL SUELO CORREGIDO IN SITU (g/cm3) 2.3 275.5.2 CALCULO DE MASA SECA DE MATERIAL (g) 5188.9 718.70 SUELO (FINO + GRAVA) (g) 6607 6817 6896 PESO DE ARENA EN EL AGUJERO (g) 3774 3885 3934 VOLUMEN DE AGUJERO (cm3) 2686.12 2765.63 5370. I II III PESO DEL SUELO(FINO +GRAVA)+ RECIPIENTE (g) 6795 7005 7084 PESO DEL RECIPIENTE (g) 188 188 188 PESO ARENA + FRASCO + CONO (g) 7254 7361 7394 PESO ARENA RESTANTE + FRASCO + CONO (g) 1762 1758 1742 PESO ARENA EN EL CONO (g) 1718 1718 1718 DENSIDAD DE LA ARENA (g) 1.6 284.2 PESO DE AGUA (g) 44.705 2.6 PESO DE TARA (g) 277.3 1054.98 9.420 HUMEDAD (%) 7.5 1002.418 2.1 810.9 7.94 2379.4 55.705 2.26 2.87 VARIACION PORCENTUAL DE HUMEDADES (%) PROMEDIO 12.30 DENSIDAD HUMEDA DEL SUELO CORREGIDO (g/cm3) 2.00 PESO DE SUELO SIN GRAVA (g) 5551 5675 5758 VOLUMEN DEL SUELOS SIN GRAVA (cm3) 2295.0 6. DENSIDAD DE CAMPO MÉTODO DEL CONO DE ARENA: Norma MTC E117 Objetivo General: Determinar la densidad seca y el contenido de humedad del suelo compactado en el campo y verificar el grado de compactación (IN SITU).422 2.14 (g/cm3) HUMEDAD OPTIMA 8 % DATOS OBTENIDOS DE PROCTOR MODIFICADO 9 .29 5309.26 GRADO DE COMPACTACION 94.73 2342.12 2800.8 PESO SUELO SECO (g) 635.8 51.18 420.405 PESO DE LA GRAVA SECADA AL AIRE (g) 1056 1142 1138 PESO ESPECIFICO DE LA GRAVA (g) 2.43 94.74 DENSIDAD SECA MAXIMA (g/cm3) 2.61 13.80 VARIACION PORCENTUAL DE HUMEDADES (%) 12.0 6.14 2. FUNDAMENTO TEÓRICO PARA ACEPTAR O RECHAZAR EL ESTUDIO EN CUANTO A LOS MATERIALES TODO ESTA CORRECTAMENTE TENIENDO EN CUENTA LOS DATOS ALCANZADOS 10 . 249 6 2.229 2.250 5 2.256 10 2.225 2. Se dispone de un densímetro nuclear Troxler 3440 serie 236586.256 25 2.247 23 2.262 14 2.213 2.222 2.254 18 2. se procedió a graficar los resultados obtenidos con los dos distintos métodos de cálculo de densidades: 11 .218 2.215 2.217 2.263 28 2. revisa las correlaciones obtenidas para 30 ensayos de cono de arena y 30 ensayos promedios de densímetro nuclear alcanzados por la Supervision.258 19 2. La Entidad con los datos de campo iniciales.6.264 17 2. a fin de validar o no ambas correlaciones. Desarrollar y graficar.222 2.212 2.228 2.259 12 2.227 2.256 29 2.215 2.217 2.22 2.246 11 2.221 2.22 2.216 2.213 2. 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.253 3 2.247 22 2. habiendo sido posible lanzar dos ecuaciones de correlación.232 2.217 2.213 2.220 2.247 24 2.263 2 2. en cada punto de control.263 N° CONO DE DENSIMETRO ENSAYO ARENA NUCLEAR 21 2.26 27 2.265 7 2. una para obtener densidades corregidas y la segunda ecuación para obtener humedades corregidas.258 4 2.226 2. DESARROLLO: DATOS PARA CORRELACIÓN DE DENSIDADES (CONO DE ARENA vs DENSÍMETRO NUCLEAR) BASE GRANULAR-CANTERA EL PLATANAL KM 126+000-DENSÍMETRO NUCLEAR TROXLER 3440- N/5 236586 N° ENSAYO CONO DE DENSIMETRO N° CONO DE DENSIMETRO ARENA NUCLEAR ENSAYO ARENA NUCLEAR 1 2.227 2.267 26 2.211 2.265 16 2.234 2.259 8 2.257 13 2.234 2.222 2.253 20 2.256 15 2.208 2.22 2.257 30 2.269 9 2.248 Con los datos de los ensayos. 269 2.229 8 2.258 2.263 2.225 28 2.22 27 2.259 2.25 2.218 10 2.22 20 2.249 2.247 2.227 21 2.265 2.263 2.257 2.226 5 2.234 26 2.22 25 2.213 22 2.212 12 .213 2 2.222 18 2.257 2.253 2.254 2.234 19 2.247 2.247 2.222 3 2.262 2.258 2.264 2.256 2.248 2.26 2.217 4 2.215 11 2.228 12 2.259 2.216 29 2.256 2.DATOS AGRUPADOS: DENSÍMETRO CONO DE Ensayo NUCLEAR ARENA 1 2.265 2.232 7 2.217 13 2.213 16 2.215 9 2.256 2.211 23 2.208 24 2.221 14 2.222 30 2.22 6 2.267 2.227 17 2.253 2.256 2.217 15 2.263 2.246 2. 21 2. DENSÍMETRO NUCLEAR CONO DE ARENA 2.25 2.28 2.26 DENSIDAD FR/CM3 2. GRÁFICO N°01: Comparación de resultados de Densidades obtenidas mediante los métodos de Cono de Arena y Densímetro Nuclear.9019 2.245 2. se obtiene la siguiente ecuación: y = 1. Motivo por el cual se hace una correlacion de los resultados de estos dos Métodos.2 1 6 11 16 21 26 N° DE ENSAYO En el GRÁFICO N°01.0045x .26 2. se puede apreciar que las densidades obtenidas mediante el Método de Cono de Arena son menores en comparación a los resultados del Densímetro Nuclear.27 2.225 2. que en este caso es la ecuación de correlacion de d.21 2.23 2. hallando una ecuación que aproxime dichos resultados.0469 13 .23 R² = 0.24 2.0.0046x .27 2. GRÁFICO N°02: Correlación de densidades obtenidas - MÉTODO DENSÍMETRO NUCLEAR vs MÉTODO CONO DE ARENA 2.0469 MÉTODO CONO DE ARENA 2. dicha ecuación se presenta en el GRÁFICO N°02.25 2.24 2.265 2.215 2.205 2.24 2.22 2.0.255 2.235 y = 1.22 2.275 MÉTODO DENSÍMETRO NUCLEAR Trazando la line tendencia. Dicha ecuación será utilizada para el cálculo de porcentejes de correlacion de densidad corregida.5 8.7 21 6. para poder realizar un análisis gráfico: 14 . CORRELACION DE HUMEDADES (DENSÍMETRO NUCLEAR vs HORNO) DATOS: DENSÍMETRO Ensayo HORNO NUCLEAR 1 7.8 10 9 6.5 25 8 10.1 9.5 9.5 28 6.8 8. se procede a graficar los resultados de estos dos métodos.7 10.1 26 6.4 Con estos datos.9 9 23 7.7 10.4 9.3 13 7.8 9.1 6 7 9 7 6.6 17 7.7 9.3 27 7.2 9.1 30 8 10.2 9.4 15 7.8 2 6.6 9 19 6.4 9.9 5 7.9 12 7.9 9 22 6.8 9 10 7.3 9.1 4 7 8.3 11 7.9 16 7.6 24 6.8 20 7.2 14 7.9 3 7.6 9.9 8.2 9.1 18 6.4 9.9 10.9 9.5 8.8 29 7.6 9 8 7. 0306 15 .5 7 7.5 % DE HUEMDAD 9 8.0188x + 2.5 7 6 6. dicha ecuación se presente el siguiente gráfico: GRÁFICO N°04: Correlación de % de humedades obtenidas mediante el DENSÍMETRO NUCLEAR vs HORNO 11 y = 1. se obtiene la siguiente ecuación: y = 1.5 8 7.5 HORNO 9 8.5 MÉTODO DENSÍMTREO NUCLEAR Trazando la line tendencia.5 7 6. que en este caso es la ecuación de correlacion de d. Por dicha situacion se procede a graficar la ecuación de correlacion de ambos métodos.5 10 9.5 6 1 6 11 16 21 26 N° DE ENSAYO En el GRÁFICO N°03 se puede apreciar que los resultados obtenidos mediante el secado de la muestra de suelo en el Horno son mayores en comparación con las humedades registradas en el Densímetro Nuclear.8342 10 9.0306 10.0188x + 2.5 8 8.5 R² = 0. GRÁFICO N°03: Comparación de resutados de % de Humedad obtenidos mediante el Densímetro nuclear y Horno. Series1 Series2 11 10.5 8 7. 26 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑜 %𝑐𝑜𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = ∗ 100 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑡𝑜𝑟 Donde el % compactación=100. PORGRESIVA De % ESPECIF.50 7.33 Donde el % de humedad corregida para el ensayo N° 1 es 7.90 8. los tres resultados cumplen con lo indicado en el manual.296 2.S. 7.306 2.1 100.D.1 Porcentajes de densidad corregida: Se encuentra con la densidad de campo determinada con densímetro nuclear x=2.2 Aplicando en la ecuación se tiene y=7.5 5.1 100.0 CUMPLE 3 8.00 5.0469) g/cm3 Correlación para la humedad corregida: Y= (1.26 105. Dicha ecuación será utilizada para el cálculo de porcentejes de humedad corregida.296 2.246 Aplicando en la ecuación se tiene y= 2.0046x -0. CAMPO CORREGIDO A CONO CAMPO CORREGIDO A CONO 1 8.285 (gr/cm3) Humedad Natural (%) 5.14 2.9 7. Df > De LABORATORIO CAMPO CAMPO CORREGIDO A HORNO CAMPO DENSIMETRO PROCTOR DE LAB.3 La hoja de cálculo de todos los ensayos de los % de compactación corregida y humedades corregidas con el densímetro nuclear es: CONTENIDO DE HUMEDAD (%) M.27 106.0306) % De los datos para densidad de campo: CON DENSIMETRO NUCLEAR: IV V VI Densidad del suelo seco 2.20 7.2 Porcentaje de humedad corregida: Se cuenta con la densidad de campo determinada con densímetro nuclear x=5.14 2. Calcule los porcentajes de compactación corregidos y humedades corregidas con el densímetro nuclear para los ensayos IV. Según las fórmulas de correlación obtenidas en el ítem anterior próximo: Correlación para la densidad corregida: Y= (1.33 2. Siendo esto así.00 5.2 5. V y VI.63 2.14 2.0 CUMPLE 2 8. 16 .33% 7.6 100.0188x+2.25 105.6 7.285 2.0 CUMPLE Por lo tanto: Después de los procedimientos de cálculo se obtuvieron resultados los cuales tienen ciertos parámetros de cumplimiento según el manual de carreteras (EG2013) donde indica en otras palabras que el grado de compactación corregido debe ser igual o mayor que el 100%. (g/cm3) % COMPACT.306 2.04 2.00 5. Para analizar mejor esta decisión hagamos un repaso de los cumplimientos que se logró al calcular los resultados finales en base a los 6 controles realizados en medio kilómetro de la carretera a nivel de base granular. ¿recomendarías a la Entidad que mantenga suspendida la valorización del contratista? Sustente. el Constructor asumirá esta responsabilidad.144:1999 de 3 controles Pista NUCLEAR) Por Tanto: En base a los resultados obtenidos de los diferentes ensayos de laboratorio para el tramo en estudio de la carretera el Platanal.016:1999 1 cada 1000 m3 Cantera SODIO/MAGNESIO CBR NTP 339.129:1998 1 cada 400 m3 Cantera EQUIVALENTE DE ARENA NTP 339. 9. De acuerdo a los resultados obtenidos. En la Sub-base y Base Granulares: Se efectuarán los ensayos de control y con las frecuencias indicadas en la siguiente tabla según la norma EG 2003. sin embargo en el ensayo de densidad de campo con cono de arena nos indica que según reglamento debe ser 1 cada 250 m2 por lo que faltaría realizar otros 07 pruebas de densidad de campo con cono de arena. 17 .143:1999 1 cada 250 m2 DEL CONO) con un mínimo DENSIDAD EN EL SITIO(MÉTODO NTP 339.012:2001 1 cada 400 m3 Cantera LÍMITES DE CONSISTENCIA NTP 339. TABLAN°01: Frecuencia de Ensayos de control para Materiales de Sub Base y Base Granulares: ENSAYO NORMAS BASE GRANULAR Y SUB BASE GRANULAR GRANULOMETRÍA NTP 400.145:1999 1 cada 1000 m3 Cantera RELACIONES DENSIDAD.019:2002 1 cada 1000 m3 Cantera SALES SOLUBLES NTP 339.152:2002 1 cada 1000 m3 Cantera PARTÍCULAS FRACTURADAS MTC E210-2000 1 cada 1000 m3 Cantera PARTÍCULAS CHATAS Y NTP 400. 8.146:200 1 cada 1000 m3 Cantera ABRASIÓN LOS ANGELES NTP 400.141:1999 1 cada 400 m2 Pista HUMEDAD(PROCTOR MODIFICADO) DENSIDAD EN EL SITIO(MÉTODO NTP 339. CONTROL Y TOLERANCIAS: La supervisión de la Obra es la responsable por la ejecución de las pruebas y por el cumplimiento de las exigencias de esta Norma. Cuando la construcción no tenga Supervisión contratada. Informar el número mínimo de controles que debió haber presentado el contratista para solicitar aprobación de todo el tramo.040:1999 1 cada 1000 m3 Cantera ALARGADAS PERDIDA EN SULFATO DE NTP 400. se concluye que según a la norma EG 2003 cumplen con los parámetros de ensayo. NTP 339. 18 . ENSAYO CUMPLE Granulometría : gradación SI Índice de plasticidad: LL y LP SI Clasificación de suelos: SUCS y ASSHTO SI Proctor modificado: %compactación SI DENSIDAD NUCLEAR CORREGIDA SI NÚMERO MÍNIMO DE CONTROLES: NO DENSIDAD DE CAMPO Por tanto: Para el caso del número mínimo de controles para la densidad de campo observamos que la supervisión solo hizo 3 pruebas de densidad de campo pues según la norma EG2013 (Compactación) dice que “…los tramos por aprobar se definirán sobre la base de un mínimo de 6 medidas de densidad…”. Por lo que le sugeriría al proyectista que vuelva a hacer los 3 ensayos restantes para volver a evaluar nuevamente y determinar si cumple con todo lo especificado y que el contratista pueda realizar la valorización de esa partida indicada. La valorización del contratista sigue suspendida.