“ESTUDIO DEL INTEGRAL DEL SECTOR NORTE DE … · 1.1 Determinación de parámetros de acuerdo a...

iUNIVERSIDAD DE MAGALLANES

FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA EN

CONSTRUCCIÓN

“ESTUDIO DEL INTEGRAL DEL SECTOR NORTE DE PUNTA ARENAS, PARA SER

UTILIZADO COMO RELLENO ESTRUCTURAL”.

LUIS ALBERTO HURTADO OYARZÚN MARCO ALEX CAUCAMÁN CHEUQUE

AÑO 2007

iiUNIVERSIDAD DE MAGALLANES

FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA EN CONSTRUCCIÓN

“ESTUDIO DEL INTEGRAL DEL SECTOR NORTE DE PUNTA ARENAS, PARA SER UTILIZADO COMO RELLENO ESTRUCTURAL”.

“TRABAJO DE TITULACIÓN PRESENTADO EN CONFORMIDAD A LOS REQUISITOS PARA OBTENER EL TÍTULO DE

CONSTRUCTOR CIVIL E INGENIERO CONSTRUCTOR”.

PROFESOR GUÍA: SR. JOSÉ CÁRCAMO R CONSTRUCTOR CIVIL

LUIS ALBERTO HURTADO OYARZÚN MARCO ALEX CAUCAMÁN CHEUQUE

AÑO 2007

iiiAGRADECIMIENTOS

Queremos agradecer en primer lugar a nuestras familias, por el apoyo, fuerza y

paciencia entregados en este largo y complicado proceso.

Agradecer a todas las personas, profesores y profesionales, los que de una u otra forma

cooperaron con sus conocimientos en la realización de este trabajo. A las entidades que nos

brindaron su colaboración y dotación de recursos necesarios para el desarrollo de este trabajo.

ivRESUMEN

El presente trabajo de investigación, consistió en estudiar el material integral de cuatro

pozos ubicados en el sector norte de la ciudad de Punta Arenas, mediante ensayos de laboratorio,

realizados en el Laboratorio de la Universidad de Magallanes AUSTROUMAG, como son

granulometrías, límites de consistencia, proctor y CBR, para así poder clasificarlos y

compararlos, con las exigencias de la Dirección de Vialidad, MOP, SERVIU e Ingenieros

Geotécnicos. Además, a partir de las granulometrías obtenidas, se determinó una banda

representativa del sector estudiado.

Por otro lado, se confeccionó una cancha de prueba compactada al 95% DMCS, donde se

realizó el ensaye en terreno de Placa de Carga, del cual se obtuvieron parámetros de diseño del

integral, como son valores de k (constante de balasto) y E (módulo de elasticidad), estos datos se

contrastaron con tablas del Manual de Carretera Vol.3.

Finalmente, los parámetros de diseño obtenidos en este estudio serán utilizados, a modo

de ejemplo, en algunas aplicaciones prácticas de diseño de obras de Ingeniería.

vÍNDICE

Agradecimientos iii

Resumen iv

Índice v

Capítulo I INTRODUCCIÓN

1. Antecedentes. 2

2. Justificación del Estudio. 2

3. Validez del Estudio. 3

4. Objetivos del Estudio. 3

4.1 Objetivo General. 3

4.2 Objetivos Específicos. 3

5. Ubicación de los Pozos Estudiados. 5

Capítulo II FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA

1. Capacidad de Carga. 7

1.1 Determinación de parámetros de acuerdo a la equivalencia del suelo y tipo de fundación 9

a) Determinación de los factores de forma scssq FFF ,, γ . 9

b) Determinación de los factores de profundidad dcddq FFF ,, γ 10

c) Determinación de los factores de capacidad de carga, cq NNN ,, γ 11

d) Determinación de la capacidad de carga última. 12

2. Asentamientos. 13

3. Tipos de Asentamientos. 15

3.1 Suelos Friccionantes. 16

3.2 Suelos Cohesivos. 16

vi

4. Cálculo de Asentamientos Instantáneos Basados en la Teoría de la Elasticidad.

17

4.1. Cálculo de Asentamientos en Medios Semi-Infinitos. 18

5. Placa de Carga. 20

6. Constante de Balasto. 23

Capítulo III CONCEPTOS DE COMPACTACIÓN DE SUELOS Y BANDAS GRANULOMÉTRICAS DE CONTROL

1. Generalidades. 26

2. Ventajas Derivadas de la Compactación de Suelos. 28

2.1. Mayor Capacidad de Carga. 28

2.2. Mayor Estabilidad. 29

2.3. Disminución de la Contracción del Suelo. 30

2.4. Disminución de la Permeabilidad. 30

2.5. Disminución del Asentamiento. 31

3. Resumen. 31

4. Distribución Granulométrica por Tamaños. 32

5. Bandas de Referencia. 34

Capítulo IV METODOLOGÍA DE TRABAJO

1. Identificación de los Pozos. 41

2. Tipos de Ensayes. 41

2.1 Ensayes de laboratorio. 41

a) Granulometrías estudiadas. 59

b) Banda representativa del sector norte de la ciudad de Punta

Arenas. 60

c) Resultados ensayes Proctor y CBR. 62

2.2 Ensayes realizados en terreno. 66

vii

3. Placa de carga. 66

3.1 Equipos Utilizados. 67

3.2 Preparación del Terreno. 75

3.3 Procedimiento de Ensaye. 75

3.4 Procedimiento de Asentamiento. 77

3.5 Procedimiento de Carga. 77

3.6 Procedimiento de Descarga. 78

Capítulo V DETERMINACIÓN DEL K, E Y EJERCICIOS DE APLICACIÓN

1. Determinación del k (constante de balasto) y E (módulo de elasticidad). 88

2. Ejercicio de Aplicación 97

2.1. Ejercicio Asentamiento 97

2.2. Ejercicio Capacidad de Carga. 98

Capítulo VI CONCLUSIONES 102

BIBLIOGRAFÍA 105

Anexos

1. Normas de Ensayes de Laboratorio. 107

2. Norma Ensaye Placa de Carga. Manual de Carreteras Vol. Nº 8. 150

3. Resultados de Ensayes de Laboratorio. 165

viii

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 2.1. Factores de capacidad de carga.

11

Tabla 2.2. Límites de distorsión angular.

15

Tabla 2.3. Valores típicos del Coeficiente de Poisson. 18

Tabla 2.4. Valores del Factor de Influencia IP. 19

Tabla 3.1. Banda utilizada por Ingenieros Geotécnicos, para la Región de

Magallanes.

35

Tabla 3.2. Banda TM-50c. 36

Tabla 3.3. Banda TM-25. 37

Tabla 3.4. Banda TM-50a. 38

Tabla 4.1. Banda Granulométrica, representativa para el sector norte de la ciudad de

Punta Arenas.

60

Tabla 4.2. Proctor Pozo Los Pinos. 62

Tabla 4.3. CBR Pozo Los Pinos. 63

Tabla 4.4. Proctor Pozo Río Seco. 64

Tabla 4.5. CBR Pozo Río Seco. 65

Tabla 5.1. Rango de valores de k, para suelos granulares. 95

ÍNDICE DE FIGURAS.

Figura 1.1 Ubicación de los pozos en Punta Arenas. 5

ix

Fig. 2.1.1. Cimiento con sello de fundación a una profundidad df. 8

Fig. 2.1.2. Modelación del cimiento de la Fig. 2.1.1., como un cimiento superficial,

reemplazando el enterramiento por una sobrecarga fs dq *γ=

8

Figura 2.2 Asentamiento Uniforme. 13

Figura 2.3 Asentamiento Diferencial. 14

Figura 3.1 Distribución de partículas más espacios vacíos. 27

Figura 3.2 Suelo compactado. 28

Figura 3.3 Aumento de la capacidad de carga. 29

Figura 3.4 Aumento de la estabilidad. 29

Figura 3.5 Disminución de la merma del suelo. 30

Figura 3.6 Disminución de la permeabilidad. 31

Figura 3.7 Curva de distribución granulométrica. 33

Figura 4.1 Ensayo de placa de carga. 67

Figura 4.2.1 Simulación para el sistema de reacción. 67

Figura 4.2.2 Camiones para el sistema de reacción. 69

Figura 4.2.3 Camiones cargados con material. 69

Figura 4.3 Gata hidráulica. 70

Figura 4.4 Conjunto de placas de ensaye. 71

x

Figura 4.5 Diales micrométricos. 72

Figura 4.6 Viga de soporte. 73

Figura 4.7 Viga porta-dial. 74

Figura 4.8 Preparación de la superficie de ensaye. 75

Figura 4.9 Colocación de placas y gata hidráulica. 76

Figura 4.10 Armado del sistema de placa de carga. 77

Figura 4.11 Término de ensaye de placa de carga. 78

ÍNDICE DE GRÁFICOS

Gráfico 3.1 Banda utilizada por Ingenieros Geotécnicos, para la Región de

Magallanes.

35

Gráfico 3.2 Banda TM-50c. 36

Gráfico 3.3 Banda TM-25. 37

Gráfico 3.4 Banda TM-50a. 38

Gráfico 3.5 Comparación entre Bandas Entregadas por Dirección de Vialidad

SERVIU XII Región e Ingenieros Geotécnicos.

39

Gráfico 4.1 Comparación banda utilizada por Ingenieros Geotécnicos v/s Pozo Río

Seco.

43

Gráfico 4.2 Comparación banda TM-50c v/s Pozo Río Seco. 44

Gráfico 4.3 Comparación banda TM-25 v/s Pozo Río Seco. 45

xi

Gráfico 4.4 Comparación banda TM-50a v/s Pozo Río Seco. 46

Gráfico 4.5 Comparación banda utilizada por Ingenieros Geotécnicos v/s Pozo

Maqsa.

47

Gráfico 4.6 Comparación banda TM-50c v/s Pozo Maqsa. 48

Gráfico 4.7 Comparación banda TM-25 v/s Pozo Maqsa. 49

Gráfico 4.8 Comparación banda TM-50a v/s Pozo Maqsa. 50

Gráfico 4.9 Comparación banda utilizada por Ingenieros Geotécnicos v/s Pozo Los

Pinos.

51

Gráfico 4.10 Comparación banda TM-50c v/s Pozo Los Pinos. 52

Gráfico 4.11 Comparación banda TM-25 v/s Pozo Los Pinos. 53

Gráfico 4.12 Comparación banda TM-50a v/s Pozo Los Pinos. 54

Gráfico 4.13 Comparación banda utilizada por Ingenieros Geotécnicos v/s Pozo Lofer. 55

Gráfico 4.14 Comparación banda TM-50c v/s Pozo Lofer. 56

Gráfico 4.15 Comparación banda TM-25 v/s Pozo Lofer. 57

Gráfico 4.16 Comparación banda TM-50a v/s Pozo Lofer. 58

Gráfico 4.17 Granulometrías de los cuatro pozos estudiados del sector norte de la

ciudad de Punta Arenas. 59

Gráfico 4.18 Granulometrías de los cuatro pozos estudiados y una banda representativa

para el sector norte de la ciudad de Punta Arenas. 60

xii

Gráfico 4.19 Proctor obtenido de Pozo Los Pinos. 62

Gráfico 4.20 CBR obtenido de Pozo Los Pinos. 63

Gráfico 4.21 Proctor obtenido de Pozo Río Seco. 64

Gráfico 4.22 CBR obtenido de Pozo Río Seco. 65

Gráfico 4.23 Dial nº 1, Gráfica deflexión (0,01mm) v/s presión de contacto,

correspondiente al ensaye de placa de carga, a una profundidad de 0,2m. 81



Gráfico 4.25 Promedio de diales, Gráfica deflexión (0,01mm) v/s presión de contacto,






Gráfico 4.28 Promedio de diales, Gráfica deflexión (0,01mm) v/s presión de contacto,


Gráfico 5.1 Módulo de deformación v/s profundidad, dial nº 1 90

Gráfico 5.2 Módulo de deformación v/s profundidad, dial nº 2 92

Gráfico 5.3 Módulo de deformación v/s profundidad, promedio de diales. 94

xiii

ÍNDICE DE ECUACIONES

Ecuación 2.1 Ecuación general Capacidad de Carga Última. 8

Ecuación 2.2 Ecuación Factor de Forma. 9

Ecuación 2.3 Ecuación Factor de Forma. 10

Ecuación 2.4 Ecuación Factor de Profundidad. 10




Ecuación 2.8 Ecuación Asentamiento instantáneo. 16

Ecuación 2.9 Ecuación Asentamiento total final. 17

Ecuación 2.10 Ecuación Asentamiento en medios semi-infinitos. 18

Ecuación 2.11 Ecuación Relación de Terzaghi y Peck. 21

Ecuación 2.12 Ecuación Relación de Barataa. 21

Ecuación 2.13 Ecuación Factor de influencia empírico de Terzaghi. 22

Ecuación 2.14 Ecuación Constante de Balasto. 23

Ecuación 2.15 Ecuación Constante de Balasto. 23

Ecuación 4.1 Sumatoria de Fuerzas en Y. 68

xiv

Ecuación 4.1 Sumatoria de Fuerzas en X. 68

Ecuación 5.1 Ecuación Constante de Balasto, Correlación con el CBR. 95

- 1 -

CAPÍTULO I

INTRODUCCIÓN

- 2 -

INTRODUCCIÓN

1.1 Antecedentes:

Debido a que los suelos de la región de Magallanes se han formando a través de los años

por depositaciones fluvio-glacial de sedimentos morrénicos se observan al día de hoy potentes

estratos de arcillas limosas muy deformables que dificultan la construcción sobre ellas de

proyectos de ingeniería. La tendencia actual es reemplazar este material por un relleno estructural

más competente.

La región dispone de muchos lugares (pozos) de donde es posible extraer un material

integral para ser utilizado como relleno, pero tienen la particularidad de poseer una banda

granulométrica considerada como fina, con poco material sobre ¾”.

1.2. Justificación del Estudio

Las bandas granulométricas de los pozos del sector norte de la ciudad de Punta Arenas, al

no cumplir con las propuestas por los ingenieros geotécnicos, deben modificarse mediante

mezclas o adiciones de diversos tamaños para que se ajusten a lo exigido. Esto, es una actividad

que encarece en algunos casos el precio del relleno, por lo que resulta de gran importancia

analizar si el integral cumple los requisitos para ser utilizado como relleno estructural, en obras

de edificación, material de base y sub-bases y bases de pavimentos.

- 3 -

1.3. Validez del Estudio

El presente estudio, se ha realizado respetando los procedimientos establecido en la norma

chilena en cada uno de los ensayos que se han debido ejecutar, como también estos han tenido la

supervisión de personal acreditado perteneciente al laboratorio de suelos y hormigones de la

Universidad de Magallanes. Por lo tanto, los resultados obtenidos son aplicables en todos los

cálculos y demostraciones que se derivan de la investigación, para el uso y diseño de proyectos

de ingeniería.

Es importante acotar, que los materiales de los pozos ensayados en el presente trabajo, no

pueden extrapolarse a otros lugares de nuestro país, por lo que las conclusiones obtenidas en este

trabajo solo son válidas para el material integral, obtenido en los pozos del sector norte de la

ciudad de Punta Arenas.

1.4. Objetivos del Estudio

1.4.1. Objetivo General

“Determinar si el material integral obtenido de los pozos del sector norte de la ciudad de

Punta Arenas, puede ser utilizado como relleno estructural”.

1.4.2. Objetivos Específicos

1. Determinar las granulometrías de materiales integrales, de cuatro pozos estudiados y

compararlas con las bandas granulométricas utilizadas por la Dirección de Vialidad,

MOP, SERVIU XII Región e Ingenieros Geotécnicos, obteniendo una banda

representativa del sector Norte de la ciudad de Punta Arenas.

- 4 -

2. Realizar un ensaye de placa de carga en cancha de prueba con material integral

compactado a un 95% de la DMCS, proveniente del pozo Los Pinos, ubicado en el

sector Norte de la ciudad de Punta Arenas.

3. Determinar los valores del coeficiente de balasto y módulo de deformación del

material integral del pozo Los Pinos, ubicado en el sector Norte de la ciudad de Punta

Arenas.

4. Determinar mediante un ejercicio de aplicación, el asentamiento y capacidad de

soporte de la cancha de prueba, realizada con material integral perteneciente al pozo

Los Pinos, ubicado en el sector Norte de la ciudad de Punta Arenas.

- 5 -

1.5. Ubicación de los Pozos Estudiados. (Ver Fig. 1.1).

Fuente: Mapa, imagen satelital Google Earth.

Figura 1.1. Ubicación de los Pozos en Punta Arenas.

- 6 -

CAPÍTULO II

FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA

- 7 -

FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA

El comportamiento estructural de un suelo, básicamente se describe como su capacidad de

soportar las cargas transmitidas por las superestructuras y generar niveles de deformación

compatibles. Debido a esto, el estudio del suelo portante y sus características es de gran

relevancia dentro de las etapas previas a la ejecución del proyecto.

Al realizar un reemplazo de un estrato importante de suelo, debemos cuidar que el

material destinado para este fin, cumpla con los requisitos mínimos que garanticen el

comportamiento anteriormente descrito.

Desde hace muchos años este tema ha sido estudiado y desarrollado con los valiosos

aportes de Terzaghi, Boussinesq, Casagrande entre otros; que han posibilitado la generación de

teorías y métodos de cálculo que predigan el comportamiento del suelo sometido a cargas.

2.1. Capacidad de Carga

Toda estructura ha de apoyarse necesariamente en el terreno, sin embargo, en

comparación con el resto de los materiales estructurales, como el hormigón o el acero, el suelo es

un medio particulado deformable y por consiguiente, su capacidad resistente depende de variados

factores, lo que obliga a determinar los niveles de tensiones admisibles que se transmitirán a ellos

de forma tal de garantizar un comportamiento compatible con la edificación.

Terzaghi fue uno de los primeros en adaptar a la mecánica de suelos los resultados de la

mecánica del medio continuo. La expresión “cimiento poco profundo” se aplica a aquel en el que

ancho (B) es igual o mayor que la distancia vertical entre el terreno natural y la base del cimiento

(profundidad de desplante, df). En estas condiciones Terzaghi despreció la resistencia al esfuerzo

cortante arriba del nivel de desplante del cimiento, considerándola solo de dicho nivel hacia

abajo. El terreno sobre la base del cimiento se supone que solo produce un efecto que puede

- 8 -

presentarse por una sobrecarga, fs dq *γ= , actuando precisamente en un plano horizontal que

pase por la base del cimiento en donde γ es la densidad del terreno.

Fig. 2.1.1. Cimiento con sello de fundación a

una profundidad df.

Fig. 2.1.2. Modelación del cimiento de la Fig. 2.1.1., como un cimiento superficial, reemplazando el enterramiento por una sobrecarga fs dq *γ=

Fuente: González Vallejo, (2002). Libro “Ingeniería Geológica”, dibujo realización propia.

La capacidad de carga última definida por Terzaghi y generalizada por otros autores, esta

definida por la ecuación general:

Donde:

ultq : Capacidad de carga última soportada por la fundación, 2mT .

sueloAγ : Densidad del suelo A, 3mT .

sueloBγ : Densidad del suelo B, 3mT

dqsqqfsueloBdcsccdqsqsueloAult FFNdFFNcFFNBq ************21 γγ γ ++= Ecuación (2.1.)

- 9 -

B : Ancho de la fundación, m .

c : Cohesión del suelo A, 2mT

fd : Profundidad de desplante, m .

scssq FFF ,, γ : Factores de forma, adimensional y dependen de las dimensiones de la fundación,

adimensional.

dcddq FFF ,, γ : Factores de profundidad, adimensional y dependen de la profundidad de la

fundación, adimensional.

cq NNN ,, γ : Factores de capacidad de carga, adimensional y dependen del ángulo de fricción

del suelo φ , adimensional.

2.1.1. Determinación de parámetros de acuerdo a la equivalencia del suelo y tipo de

fundación

a) Determinación de los factores de forma scssq FFF ,, γ .

Los factores de forma dependen de las dimensiones de la fundación, están definidos por

las ecuaciones:

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛−=

LBFs *4,01γ Ecuación (2.2.)

- 10 -

φtan*1 ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=

LBFsq Ecuación (2.3.)

1=scF

Si L (largo de la fundación) es mucho mayor que B (ancho de la fundación), entonces:

1=== scsqs FFF γ

b) Determinación de los factores de profundidad dcddq FFF ,, γ

Los factores de profundidad, dependen del ancho y de la profundidad que penetra la

fundación en el suelo. Estos están definidos por:

i) Si 1≤B

d f , entonces:

ii) Si B

d f >1, entonces:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

Bd

F fdc *4,01 Ecuación (2.4.)

( ) ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−+=

Bd

senF fdq *1*tan21 2φφ Ecuación (2.5.)

1=γdF

- 11 -

( ) ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−+=

Bd

senF fdq *1*tan21 2φφ Ecuación (2.6.)

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+= −

Bd

F fdc

1tan4,01 , ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

Bd f1tan en rad Ecuación (2.7.)

1=γdF

c) Determinación de los factores de capacidad de carga, cq NNN ,, γ

Los factores de capacidad de carga dependen del φ del suelo, están establecidos de

acuerdo a la tabla 2.1.

Tabla 2.1. Factores de capacidad de carga

φ Nc Nq γN cq NN φtan

0 5,14 1,00 0,00 0,20 0,00 1 5,38 1,09 0,07 0,20 0,02 2 5,63 1,20 0,15 0,21 0,03 3 5,90 1,31 0,24 0,22 0,05 4 6,19 1,43 0,34 0,23 0,07 5 6,49 1,57 0,45 0,24 0,09 6 6,81 1,72 0,57 0,25 0,11 7 7,16 1,88 0,71 0,26 0,12 8 7,53 2,06 0,86 0,27 0,14 9 7,92 2,25 1,03 0,28 0,16 10 8,35 2,47 1,22 0,30 0,18 11 8,80 2,71 1,44 0,31 0,19 12 9,20 2,97 1,69 0,32 0,21 13 9,81 3,26 1,97 0,33 0,23 14 10,37 3,59 2,29 0,35 0,25 15 10,98 3,94 2,65 0,36 0,27 16 11,63 4,34 3,06 0,37 0,29 17 12,34 4,77 3,53 0,39 0,31 18 13,10 5,26 4,07 0,40 0,32 19 13,93 5,80 4,68 0,42 0,34 20 14,83 6,40 5,39 0,43 0,36

- 12 -

φ Nc Nq γN cq NN φtan

21 15,82 7,07 6,70 0,45 0,38 22 16,08 7,82 7,13 0,46 0,40 23 18,05 8,06 8,20 0,48 0,42 24 19,32 9,60 9,44 0,50 0,45 25 20,72 10,66 10,88 0,51 0,47 26 22,25 11,85 12,54 0,53 0,49 27 23,94 13,70 14,47 0,55 0,51 28 25,80 14,72 16,72 0,57 0,53 29 27,86 16,44 19,34 0,59 0,55 30 30,14 18,40 22,40 0,61 0,58 31 32,67 20,63 25,99 0,63 0,60 32 35,49 23,18 30,72 0,65 0,62 33 38,64 26,09 35,19 0,68 0,65 34 42,16 29,44 41,06 0,70 0,67 35 46,12 33,30 48,03 0,72 0,70 36 50,59 37,75 55,31 0,75 0,73 37 55,63 42,92 66,19 0,77 0,75 38 61,35 48,93 78,03 0,80 0,78 39 67,87 55,96 92,25 0,82 0,81 40 75,31 64,20 109,41 0,85 0,84 41 83,86 73,90 130,22 0,88 0,87 42 93,71 85,38 155,55 0,91 0,90 43 105,11 99,02 186,54 0,94 0,93 44 118,37 115,31 224,64 0,97 0,97 45 133,88 134,88 271,76 1,01 1,00 46 152,10 158,51 330,35 1,04 1,04 47 173,64 187,21 403,67 1,08 1,07 48 199,26 222,31 496,01 1,12 1,11 49 229,93 265,91 613,16 1,15 1,15 50 266,89 319,07 762,89 1,20 1,19

Fuente: Fuente: González Vallejo, (2002). Libro “Ingeniería Geológica”.

d) Determinación de la capacidad de carga última

Finalmente, determinadas todas las variables, se calcula la capacidad de carga última con

la ecuación 2.1:

dqsqqfsueloBdcsccdqsqsueloAult FFNdFFNcFFNBq ************21 γγγ ++=

- 13 -

2.2. Asentamientos.

Para efectos de diseño y dimensionamiento de un sistema de fundación se debe verificar

que:

• Las deformaciones inducidas, asentamientos o giros, deben enmarcarse dentro de

límites tolerables, los que dependen del tipo de estructura.

En la mayoría de los problemas de diseño de fundaciones superficiales, lo que gobierna el

diseño es lograr un límite tolerable de asentamiento, para lo cual debe considerarse tanto la

estabilidad durante la etapa de construcción a corto y largo plazo. Por su parte, la estabilidad a

corto y largo plazo, pueden estar relacionadas con mecanismos de deformación diferentes.

Según el tipo de deformación que experimenta un suelo de fundación producto de una

carga podemos hablar de:

Asentamiento Uniforme (s o ρ): Es el desplazamiento vertical, por lo general hacia abajo,

de una fundación cuya magnitud es la misma en cualquier punto de ella. (Ver Fig. 2.2.).

Fuente: Imagen, elaboración propia.

Figura 2.2. Asentamiento Uniforme.

- 14 -

Asentamiento Diferencial (δs o δρ): Distintos valores de desplazamiento de un punto con

respecto a otro en una zapata de fundación, el cual puede medirse lineal o angularmente. (Ver

Fig. 2.3.).


Figura 2.3. Asentamiento Diferencial.

La tabla 2.2. presenta valores indicativos para los límites de distorsión angular máxima en

relación con los daños observados en diversas estructuras.

- 15 -

Tabla 2.2. Limites de distorsión angular.

Distorsión angular Máx. Situación estructural

1/5000 Se observan cuarteaduras muy delgadas en muros de albañilería simple

1/3000 Grietas visibles muros estructurales 1/1000 Grietas visibles en muros de albañilería

1/750 Límite práctico para evitar desbalanceo de maquinaría sensible

1/600 Adquiere importancia en nivel de sobreesfuerzo en los miembros diagonales

1/500 Límite práctico para evitar agrietamiento serio en estructuras en base a marcos, edificios en general.

1/300 Daños en los marcos las construcciones y en paredes de relleno, desalinéamiento de puentes grúa.

1/250 Desplome apreciable de edificios altos, giro de torres rígidas

1/150 Daños estructurales, agrietamiento de paneles

Fuente: Withlow, 1994

En el caso de zapatas aisladas priman los asentamientos diferenciales, en tanto que el caso

de losas de fundación rígidas interesa conocer el giro.

2.3.Tipos de Asentamientos

Los métodos de análisis de asentamientos se han desarrollado siguiendo dos caminos

paralelos, uno para fundaciones sobre suelos cohesivos, y el otro, para fundaciones sobre suelos

friccionantes. Aún cuando el mecanismo básico que origina los asentamientos en ambos tipos de

suelos es el mismo - el aumento de tensiones inducidas por las cargas transmitidas al suelo de

fundaciones - existen marcadas diferencias en el comportamiento de ellos, que explican la

utilización de diferentes métodos de análisis. Las diferencias se explican esencialmente por las

siguientes consideraciones:

• La permeabilidad de los suelos finos es relativamente baja, razón por la cual el

- 16 -

desarrollo de los asentamientos por consolidación requiere de un cierto lapso de tiempo,

prevaleciendo en la etapa inicial de vida útil de la estructura, una condición no drenada.

• Es posible obtener en suelos finos cohesivos, mediante métodos de muestreos

tradicionales, muestras no perturbadas que permitan determinar en laboratorio un

comportamiento representativo del suelo analizado. En cambio, en suelos friccionantes es casi

imposible obtener muestras inalteradas y aun cuando en laboratorio se puedan reconstituir

muestras remoldeadas a igual densidad que en terreno, no se pueden reconstituir las propiedades

de la estructura del esqueleto granular. Por esta razón, este tipo de suelo es preferentemente

ensayado in-situ.

2.3.1. Suelos Friccionantes (arenas y gravas):

En suelos friccionantes, con permeabilidades relativamente altas, los asentamientos se

producen en forma casi instantánea y en forma independiente de la velocidad de carga. Para el

nivel normal de tensiones inducidas por las estructuras usuales en ingeniería, el asentamiento que

se registra es un asentamiento instantáneo.

ρρ inst= Ecuación (2.8)

2.3.2. Suelos Cohesivos (limos y arcillas):

En suelos cohesivos la situación es más compleja. A medida que progresa la construcción

y hasta el término de ésta, se produce un asentamiento instantáneo en condiciones no drenadas, el

cual está asociado a un cambio de forma pero no de volumen (ν= 0.5).

- 17 -

A medida que se disipan las sobre presiones de poros respecto a la hidrostática, se produce

un proceso de consolidación asociado a un cambio de volumen, que acarrea un asentamiento

diferido en el tiempo (ρcons).

Finalmente, se puede presentar una componente adicional de asentamiento asociada a un

proceso de consolidación secundaria debido a una reducción de volumen del suelo bajo un estado

de tensiones efectivas constante (ρs). Salvo casos muy especiales, esta última componente se

suele despreciar, ya que su aporte al asentamiento total final es insignificante.

ρρρρ μ scons++= Ecuación (2.9.)

2.4. Cálculo de Asentamientos Instantáneos Basados en la Teoría de la Elasticidad.

Tanto en suelos cohesivos como en suelos friccionantes es necesario conocer el aumento

de tensiones - por sobre las geostáticas - generado por las cargas transmitidas por las fundaciones.

Este aumento de tensiones induce deformaciones cuya integración en la masa de suelo, se traduce

en un asentamiento al nivel de sello de fundación. Los métodos más comunes para evaluar los

incrementos de tensiones están basados en la teoría de la elasticidad. En este contexto, se

presume que el suelo tiene un comportamiento elástico, situación que dista mucho de la realidad.

Sin embargo, esta suposición es aceptable con el propósito de evaluar las tensiones inducidas,

mientras el suelo sea relativamente homogéneo y que las deformaciones resultantes no sean

excesivas.

La mayor parte de los métodos para calcular deformaciones, y por lo tanto asentamientos,

consideran la no linealidad en el comportamiento de los suelos.

- 18 -

2.4.1. Cálculo de Asentamientos en Medios Semi-Infinitos:

Una fundación con una carga uniformemente repartida sobre un suelo considerado como

un medio elástico lineal, semi-infinito, homogéneo e isótropo, experimentará un asentamiento (ρ)

o un desplazamiento vertical de la superficie dado por la relación:

ρνρ I

EBq

inst⋅

−⋅⋅=

)1(' 2

Ecuación (2.10.)

donde:

q’: Intensidad de la presión efectiva de contacto,

B: Ancho o diámetro de la zapata,

ν: Coeficiente de Poisson,

Los valores típicos del coeficiente de Poisson se presentan en la Tabla 2.3.

Dado que en la expresión de asentamiento elástico, este coeficiente de Poisson se

encuentra ponderado a una potencia de 2, los errores de estimación son insignificantes en el

resultado final.

Tabla 2.3. Valores típicos del Coeficiente de Poisson

Tipo de Suelo Ν - Arcilla saturada 0.45 - 0.5* - Arcilla arenosa no saturada 0.3 - 0.4 - Arena (φ≈ 40º) 0.2 - Arena (φ≈ 30º) 0.35

Fuente: Fundaciones y Estabilidad de Obras de Tierra, IDIEM. Capitulo II Fundaciones Superficiales.

* : Valor teórico en caso de saturación

- 19 -

Iρ : Factor de Influencia

El factor de influencia de desplazamiento vertical (Iρ), depende de la forma y de la rigidez

de la zapata así como del espesor del estrato compresible.

En la Tabla 2.4. se entregan los valores de Iρ, obtenidos por medio de la aplicación de la

teoría de la elasticidad para el desplazamiento en el centro o en la esquina de una zapata

rectangular cargada uniformemente, en un estrato semi - infinito (espesor h > Df +2B).

Tabla 2.4. Valores del Factor de Influencia IP

Flexible Forma

Centro Esquina PromedioRígida

Circular 1.00 0.64 0.98 0.79 Cuadrada 1.122 0.561 0.946 0.82

Rectangular L/B = 1.5 1.358 0.679 1.148 1.06 2.0 1.532 0.766 1.300 1.20 3.0 1.783 0.892 1.527 1.42 4.0 1.964 0.982 1.694 1.58 5.0 2.105 1.052 1.826 1.70 10.0 2.540 1.270 2.246 2.10 100.0 4.010 2.005 3.693 3.47

Fuente: Whitlow, 1994.

En la práctica, una gran mayoría de zapatas aisladas pueden ser de consideradas rígidas

E: Módulo de Deformación.

Con relación al modulo de deformación, por lo general, se habla de módulo de elasticidad

del suelo, dado que la relación que permite evaluar el asentamiento elástico se dedujo de la teoría

de la elasticidad, pero en realidad, el módulo de deformación del suelo tiene un comportamiento

no lineal y el valor del módulo de deformación, no es constante sino que varía con el nivel de la

tensión de confinamiento, con el valor del índice de huecos y con la historia de tensiones a la cual

ha sido sometido el suelo. Dado que varía con el nivel de confinamiento, varía por consiguiente

- 20 -

con la profundidad. Por lo tanto, el valor que se considere para el cálculo de asentamiento debe

ser representativo de las propiedades medias del suelo. Generalmente, su valor se determina en

muestras representativas, imponiendo condiciones de confinamiento similares a las que se

producen a una profundidad igual a Df +B. (Donde Df corresponde al nivel del suelo al sello de

fundación y B corresponde al ancho de la zapata).

Para determinar el módulo de elasticidad del suelo, se utiliza el ensaye de Placa de Carga.

2.5. Placa de carga

Este tipo de ensayo de terreno ha gozado de cierta popularidad entre los ingenieros de

proyecto, ya que permite visualizar en un modelo reducido el comportamiento real de una zapata

y, además, el ensayo se ejecuta en el mismo sitio dónde se construirán las fundaciones definitivas

del proyecto. Otra ventaja de este ensaye, es que se encuentra debidamente normalizado.

La correcta interpretación de los ensayos de placa de carga es un proceso delicado que va

más allá de la mera extrapolación de los resultados del modelo a los del prototipo real. Para que

las pruebas sean representativas, es necesario que el subsuelo bajo la placa y la zapata real sean

idénticos, dentro del espesor de influencia de los respectivos bulbos de presiones.

Lo anterior se cumple raras veces, ya que pequeñas variaciones de densidad cerca de la

superficie tienen una gran influencia sobre los resultados del modelo, mientras que carecen de

importancia para los del prototipo (Poblete, 1976)*. Por tal motivo, es conveniente efectuar

distintas pruebas, a diferentes profundidades, con el objeto de obtener información sobre la

evolución de las propiedades del subsuelo con la profundidad. De igual modo, el factor de escala

y las rigideces relativas del modelo y del prototipo juegan un papel importante en los resultados.

* Mauricio Poblete, 1976: Ingeniero Geotécnico, Profesor del Dpto. Ingeniería U. de Chile.

- 21 -

Relación de Terzaghi y Peck (1948)

Para relacionar los resultados del ensaye de placa de carga y predecir asentamientos en

fundaciones reales los autores indicados propusieron la siguiente expresión:

2

1

4

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ +

=

BBOoρ

ρ Ecuación (2.11.)

donde:

ρ: asentamiento de la fundación real de ancho B,

ρ0: asentamiento de la placa de ancho B0, para una misma presión de contacto en ambos.

B: ancho de la fundación real.

B0: diámetro de la placa base.

Esta relación ha demostrado ser aproximadamente válida en suelos naturales pero con una

importante dispersión.

Relación de Barataa

Barataa propuso una expresión de aplicación más amplia, haciendo la suposición que el

módulo de deformación del suelo varía en forma lineal:

cBEcBE

BB

++

⋅=0

00

00ρρ Ecuación (2.12.)

donde:

- 22 -

E0: módulo de deformación del suelo en la superficie,

c: constante,


B0: diametro de la placa base.

E = E0 +cZ, módulo de deformación a la profundidad Z,

Se deduce entonces que la expresión clásica de Terzaghi y Peck sería válida para un tipo

específico de suelo y aplicarla directamente a otros puede conducir a errores eventualmente

importantes.

La ecuación propuesta por Barataa es válida para zapatas de igual geometría, requiere del

conocimiento anticipado de la variación del módulo de deformación con la profundidad, por lo

que será necesario efectuar pruebas de carga a distintas profundidades para estimar las constantes

E0 y c,

Para zapatas de distinta geometría puede utilizarse el Factor de Influencia empírico de

Terzaghi.

LB

II BBLB

⋅+⋅=

5.01

5.1,,ρρ

Ecuación (2.13.)

donde:


L: largo de la fundación real

- 23 -

2.6. Constante de balasto

Se define como constante de balasto “k” (módulo de reacción), a la razón entre la tensión

de trabajo a nivel de sello de fundación (q) y el asentamiento medio producido por dicha tensión

(ρ).

inst

qkρ

= Ecuación (2.14.)

Donde:

k : constante de balasto,

q : tensión de trabajo a nivel de sello de fundación

intρ : asentamiento.

La constante de balasto tiene dimensiones de fuerza por unidad de longitud al cubo, y permite

modelar al suelo bajo la fundación como un medio elástico.

De acuerdo con la expresión general obtenida de la teoría de la elasticidad, la constante de

balasto es proporcional al módulo de deformación del suelo.

ρν IBEk

⋅⋅−=

)1( 2 Ecuación (2.15.)

Donde:

- 24 -

k : constante de balasto,

B: Ancho o diámetro de la zapata

E: módulo de elasticidad.

υ : coeficiente de poisson.

IP:: factor de influencia.

La constante de balasto integra el hecho que el módulo de deformación no es constante

con la profundidad y la dependencia del asentamiento con la geometría de la zapata.

Esta constante permite además integrar tanto el comportamiento “elástico” como el

diferido en el tiempo, modelando el suelo de apoyo, para efectos de cálculo, como un medio

elástico equivalente.

- 25 -

CAPÍTULO III

CONCEPTOS DE COMPACTACIÓN DE

SUELOS Y BANDAS

GRANULOMÉTRICAS DE CONTROL

- 26 -

CONCEPTOS DE COMPACTACIÓN DE SUELOS Y BANDAS GRANULOMÉTRICAS

DE CONTROL

3.1. Generalidades

Se considera que un suelo es bien graduado, cuando podemos encontrar existencia de

variados tamaños, por lo que este conjunto de partículas puede llegar a formar un esqueleto más

compacto.

En contraparte, un suelo mal graduado, por tener partículas de igual tamaño forma una

estructura con gran cantidad de espacios vacíos por lo tanto una estructura poco compacta y muy

compresible.

La compactación de suelos, una medida de construcción bien conocida, puede ser

observada a diario en diferentes tipos de obras, tales como:

• Zanjas para tuberías

• Cableductos

• Cimientos de edificios

• Soportes de puentes

• Construcción de diques y presas

• Obras viales

• Áreas de estacionamiento

- 27 -

• Aceras y caminos para transeúntes y bicicletas

y en muchísimos otros tipos de obras.

Mediante el empleo de equipos de compactación pequeños, livianos y de manejo manual,

o también equipos autopropulsados de hasta varias toneladas de peso, se introduce trabajo

(energía) en suelos removidos o de relleno.

El objeto de hacer actuar una fuerza sobre el suelo, formado por componentes sólidos y

espacios vacíos (poros) llenos de aire o agua, es el de reagruparlo y consolidarlo con el objeto de

reducir a un mínimo los espacios vacíos. (Ver Fig. 3.1).

Fuente: DIRK R. WEISSIK (2000), Fundamentos de Compactación de Suelos.

Figura 3.1. Distribución de partículas más espacios vacíos.

Este proceso de la disminución o minimización de los espacios vacíos por medio de la

acción mecánica de las máquinas de compactación es el llamado proceso de compactación.

Durante este proceso son mejoradas diferentes características del suelo, con un aumento

simultáneo del valor de la densidad del mismo. (Ver Fig. 3.2).

- 28 -


Figura 3.2. Suelo compactado.

3.2 Ventajas derivadas de la compactación de suelos

Casi todas las estructuras construidas por el hombre descansan sobre uno u otro tipo de

suelo. En general, durante la construcción de una estructura (un edificio), el suelo natural es

perturbado (movido) por ej. por operaciones de corte, excavación, relleno y compactación.

Durante el transcurso de estos trabajos el aire penetra dentro del suelo, aumentando el volumen

del mismo con la consecuente reducción del peso por unidad cúbica (densidad).

El suelo, en su función de subsuelo, fundamento o infraestructura para, por ej., calles,

estacionamientos, pisos para naves industriales etc. como también como sub-base o relleno en el

caso de cimientos y construcciones, no sólo deberá ser colocado en capas horizontales, sino que

también deberá ser compactado mecánicamente. En general, tanto los suelos finos como también

los suelos de partículas de mayor tamaño, alcanzan una mayor densidad seca a la que tenían en su

estado natural. Gracias a este proceso de compactación, es decir, al mayor grado de densidad, se

dan las siguientes ventajas:

3.2.1. Mayor capacidad de carga

Las inclusiones de agua y aire en el suelo conducen a un debilitamiento del mismo y

disminuyen su capacidad para soportar cargas. Con la compactación artificial del suelo aumenta

la densidad del mismo, con la consecuente disminución del porcentaje de espacios porosos

(volumen de los poros). Debido a ello se obtiene una mejor distribución de fuerzas dentro de la

- 29 -

estructura de las partículas, con el consiguiente aumento de la resistencia al corte y una mayor

capacidad de carga del suelo. (Ver Fig. 3.3).


Figura 3.3. Aumento de la capacidad de carga.

3.2.2. Mayor estabilidad

Al construirse un edificio sobre un suelo compactado en forma irregular o desigual o

también simplemente sin compactar, el suelo se asienta debido a la carga estática y el edificio se

encontrará expuesto a fuerzas de deformación. Al existir un asentamiento mayor de un solo lado

del edificio o en una esquina, causado por ejemplo por una compactación desigual, aparecerán

grietas o se producirá una destrucción total del edificio. (Ver Fig. 3.4).

Fuente: DIRK R. WEISSIK (2000), Métodos de Compactación de Suelos.

Figura 3.4. Aumento de la Estabilidad.

- 30 -

3.2.3. Disminución de la contracción del suelo

Al haber inclusiones de aire, el agua podrá penetrar con facilidad dentro del suelo y llenar

estos espacios vacíos. Consecuentemente, durante épocas de lluvia, el suelo aumenta su volumen

(se hincha) y vuelve a contraerse durante la estación seca. (Ver Fig. 3.5).


Figura 3.5. Disminución de la merma del suelo.

3.2.4. Disminución de la permeabilidad

La permeabilidad de un suelo se define por medio del factor de permeabilidad Kf. Este

depende esencialmente de la distribución granulométrica del suelo y de su densidad (es decir, del

porcentaje de espacios vacíos). Un suelo bien compactado impide casi totalmente o en buena

parte el paso del agua.

De esta forma es posible controlar con cierta facilidad el volumen del agua en un suelo o

el drenaje del mismo. (Ver Fig. 3.6).

- 31 -


Figura 3.6. Disminución de la permeabilidad.

3.2.5. Disminución del asentamiento

Cuando el agua se congela tiende a expandirse, su volumen aumenta. Este cambio de

estado de agua frecuentemente es la causa de la formación de grietas en los pavimentos, placas

base o paredes.

3.3 RESUMEN

Todo suelo sujeto a trabajos de movimiento de tierras, corte, excavación y relleno deberá

ser compactado.

Mediante la compactación es posible transformar el material “suelo”, blando y poroso, en

un material uniforme y estable, de pocos espacios vacíos (pobre en poros), con la consecuente

mejora de las propiedades mecánicas del mismo.

Los trabajos de suelos, se extienden a todos los campos de la construcción civil y tienen

un papel preponderante en la construcción de calles, carreteras, canales, zanjas, túneles, trabajos a

cielo abierto, construcciones hidráulicas y construcciones ferroviarias. También en la

- 32 -

construcción de estructuras, viviendas y construcciones industriales las medidas de los trabajos de

suelos forman, en combinación con los trabajos de compactación, la base para construcciones de

acero, hormigón armado, mampostería, madera etc., estables, duraderas y libres de daños.

3.4. Distribución granulométrica por tamaños

En trabajos de fundaciones y movimientos de suelo es de suma importancia conocer la

distribución granulométrica, es decir, diámetros y porcentaje en peso de cada tamaño de

partículas presente en el suelo natural que está compuesto en si, por una infinidad de diferentes

partículas.

Se extrae una muestra de suelo a ser utilizada y compactada en capas en la construcción

de la obra. Esta muestra es analizada de acuerdo a normas establecidas en un laboratorio de

mecánica de suelos para determinar la composición cuantitativa (proporción en peso) de las

partículas que componen el material de construcción, suelo.

Las partículas de la muestra son separadas en distintos tamaños por medio de un proceso

de tamizado con tamices de aberturas cuadradas y de mallas con por ej. tamaños de 63 mm, 2 mm

y 0.063 mm entre otros. Para aquella porción de la muestra con diámetro igual o menor a 0.063

mm (en otras palabras, partículas finas) no es posible determinar el diámetro de las partículas por

medio del tamizado.

Se toma nota del peso de cada una de las partes de la muestra retenidas en los diferentes

tamices, y luego se calcula su valor porcentual en base al peso total de la muestra analizada.

Los resultados de este análisis son luego representados en forma gráfica, obteniéndose con

ello una curva de distribución granulométrica.

Un ejemplo típico a tal efecto podrían ser las curvas de distribución granulométrica

- 33 -

representadas en la tabla (Ver Fig. 3.7):

• Curva A — suelo cohesivo, arcilloso.

• Curva B — limo (harina de roca), con algo de grava y légamo (arcilla).

• Curva C — grava.

• Curva D — grava y arena.

• Curva E — grava arenosa.


Figura 3.7. Curvas de distribución granulométrica.

La compactabilidad de un suelo está en relación directa a su distribución granulométrica.

- 34 -

A partir de la curva de distribución granulométrica se pueden determinar otras

características tales como:

• el comportamiento del suelo frente a heladas;

• la permeabilidad del suelo;

• las propiedades del suelo.

3.5. Bandas de Referencia.

A continuación se presentan cuatro bandas elegidas para ser comparadas con las

granulometrías de los respectivos pozos estudiados. Estas bandas son las utilizadas normalmente

como requisito para relleno estructural en obras de pavimentación y de edificación.

Estas bandas son:

1. Banda recomendada por Ingenieros Geotécnicos.

2. TM-50c, Extraída del Manual de Carreteras Volumen 8.

3. TM-25, Extraída del Manual de Carreteras Volumen 8.

4. Banda TM-50a. Extraída de las Especificaciones Técnicas del SERVIU XII

Región, para material de sub-base.

Las bandas recomendadas solo se utilizaron como instrumento de comparación y su

validez no está en los alcances de esta tesis.

- 35 -

Gráfico 3.1. Gráfico Banda utilizada por Ingenieros Geotécnicos, para la Región de

Magallanes.

Banda utilizada por Ingenieros Geotécnicos.

0

20

40

60

80

100

0,01 0,1 1 10 100

Abertura de tamices (mm)

% q

ue p

asa

Fuente: Gráfico, elaboración propia.

Tabla 3.1. Banda utilizada por Ingenieros Geotécnicos, para la Región de Magallanes.

Banda utilizada por Ingenieros Geotécnicos

TAMIZ Inf. Sup.

80

63

50 100 100

40 70 100

25 55 85

20

10 40 70

5 30 60

2 20 50

0,5 10 30

0,08 5 15

. Fuente: Tabla, elaboración propia.

El gráfico 3.1. muestra una banda utilizada por ingenieros geotécnicos, para el relleno

estructural, de algunas obras de la ciudad de Punta Arenas. Se puede observar que esta banda es

amplia en cuanto al porcentaje de finos que pasa.

- 36 -

Gráfico 3.2. Gráfico Banda TM-50c.

Banda TM-50c

0

20

40

60

80

100

0,01 0,1 1 10 100


% q

ue p

asa


Tabla 3.2. Banda TM-50c.

Banda TM-50c TAMIZ Inf. Sup.

80

63

50

40 100

25 70 100

20 60 90

10 40 75

5 30 60

2 15 45

0,5 10 30

0,08 0 15

Fuente: Tabla, elaboración propia.

El gráfico 3.2. muestra la banda TM-50c, extraída del Manual de Carreteras Volumen 8,

utilizada como banda granulométrica para sub-bases, bases y capas de rodaduras y utilizada

también en Especificaciones Técnicas del SERVIU XII Región, como banda B, para materiales

de sub-base.

- 37 -

Gráfico 3.3. Gráfico Banda TM-25.

BANDA TM-25

0

20

40

60

80

100

0,01 0,1 1 10 100Abertura de tamices (mm)

% q

ue p

asa


Tabla 3.3. Banda TM-25.

Banda TM-25 TAMIZ Inf. Sup.

80

63

50

40

25 100 100

20 70 100

10 50 80

5 35 65

2 25 50

0,5 10 30

0,08 0 15


El gráfico 3.3. muestra la banda TM-25, extraída del Manual de Carreteras Volumen 8, utilizada

como banda granulométrica para sub-bases, bases y capas de rodaduras (utilizada también en

especificaciones del SERVIU XII Región, como banda C, para materiales de sub-base ).

- 38 -

Gráfico 3.4. Gráfico Banda TM-50a.

BANDA TM-50a

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100


% q

ue p

asa


Tabla 3.4. Tabla Banda TM-50a.

Banda TM-50 a TAMIZ Inf. Sup.

80

63

50 100 100

40

25 55 100

20

10 30 75

5 20 65

2 10 50

0,5 0 30

0,08 0 5


El gráfico 3.4. muestra la banda TM-50a, extraída de la Especificaciones Técnicas de SERVIU

XII Región, la cual es utilizada como banda granulométrica para sub base de pavimentos. Esta

banda es estricta para el material que pasa por la malla N° 200, ya que acepta como máximo 5% a

diferencia de la banda utilizada por los Ingenieros Geotécnicos.

- 39 -

Gráfico 3.5. Gráfico Comparación entre Bandas Entregadas por Dirección de Vialidad,

SERVIU XII Región e Ingenieros Geotécnicos.

Comparación entre Bandas Entregadas por Dirección de Vialidad, SERVIU XII Región e Ing. Geotécnicos

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100


% q

ue p

asa

Ing. Geotécnicos

Ing. Geotécnicos

TM-50C

TM-50C

TM-25

TM-25

TM-50A

TM-50A


El grafico 3.5 muestra las cuatro bandas granulométricas juntas, donde se observa que en el límite

superior la TM-25, TM-50c y la entregada por los ingenieros geotécnicos, son similares desde el

tamiz de 10 mm al 0,08 mm. Entre el tamiz 10 y 50 mm, las cuatro bandas son muy variables, al

igual que por el límite inferior de la banda.

- 40 -

CAPÍTULO IV

METODOLOGÍA DE TRABAJO

- 41 -

METODOLOGÍA DE TRABAJO

4.1.- Identificación de los Pozos.

Se realizó una visita a los diversos pozos del sector norte de la ciudad de Punta Arenas, de

los cuales se eligieron los que se encuentran activos y productivos en cuanto al

proporcionamiento de material que es utilizado en rellenos estructurales en obras de construcción,

como son:

• Pozo LOFER (Lobos & Fernández L.T.D.A.)

• Pozo LOS PINOS (Constructora Vilicic S.A.)

• Pozo SALFA (Consorcio SALFACORP.)

• Pozo RIO SECO (Constructora Vilicic S.A.)

Para poder obtener una clasificación y determinar las características y comportamientos

de los suelos de cada pozo mencionado anteriormente, se procedió a realizar una serie de ensayes,

tanto en laboratorio, como “in situ”.

4.2 Tipos de Ensayes

4.2.1 Ensayes de laboratorio

De los pozos antes mencionados, se procedió a tomar muestras de acuerdo a la norma

chilena NCh 164 of. 76 “Áridos, extracción y preparación de muestras” (Ver Anexo I), luego de

esto, y siguiendo rigurosamente las normas chilenas establecidas para cada ensaye y bajo

inspección de laboratoristas acreditados del Laboratorio AUSTRO UMAG se realizaron los

- 42 -

siguientes ensayes:

1. “Tamizado y determinación de la granulometría”, NCh 165 of 77, (Ver Anexo I).

2. “Límite de Atterberg o de Consistencia”, NCh 1517 of 79, (Ver Anexo I).

3. “Determinación del Límite Liquido” NCh 1517 – I of 79, (Ver Anexo I).

4. “Determinación del Límite Plástico” NCh 1517 – II of 78, (Ver Anexo I).

5. “Relación Humedad Densidad, Ensaye Proctor Modificado”, NCh 1534 – II of 79, (Ver

Anexo I).

6. “Análisis California CBR”, NCh 1852 of 81, (Ver Anexo I).

Se extrajeron muestras de diversos pozos cercanos a la ciudad de Punta Arenas

mencionados en el capítulo I y se realizaron los ensayes mencionados anteriormente.

A continuación, se muestran gráficos granulométricos que comparan los diversos pozos

investigados con algunas bandas granulométricas utilizadas por la Dirección de Vialidad, el

MOP, SERVIU XII Región e Ingenieros Geotécnicos, para poder así determinar, si estas, se

encuentran dentro o fuera de las bandas mencionadas anteriormente y de esta forma, poder

encontrar alguna similitud, entre los diversos materiales integrales, y llegar a determinar una

banda representativa del sector norte de la ciudad de Punta Arenas.

Los valores de los ensayes de granulometría, proctor y CBR, se puede ver en Anexo III.

- 43 -

Gráfico 4.1. Comparación Banda utilizada por Ingenieros Geotécnicos v/s Pozo Río Seco.

Comparación Banda utilizada por Ingenieros Geotécnicos v/s Pozo Rio Seco

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100

Abertura de tamiz (mm)

% q

ue p

asa.

InferiorSuperior

Granul. 1Granul. 2Granul. 3

Granul. 4Granul. 5

Granul. 6Granul. 7

Granul. 8Granul. 9Granul.10

Fuente: Gráfica, granulometría elaboración propia.

El gráfico 4.1. muestra una comparación entre la banda utilizada por Ingenieros

Geotécnicos v/s el Pozo de Río Seco, donde podemos apreciar diez granulometrías, las cuales se

encuentran fuera de banda, entre los tamices de 5 y 25 mm.

Gráfico 4.2. Comparación Banda TM-50c v/s Pozo Río Seco.

- 44 -

Comparación Banda TM-50c v/s Pozo Rio Seco

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,01 0,1 1 10 100


% q

ue p

asa.

Inferior

Superior

Granul. 1

Granul. 2

Granul. 3

Granul. 4

Granul. 5

Granul. 6

Granul. 7

Granul. 8

Granul. 9

Granul.10


El gráfico 4.2. muestra una comparación entre la banda TM-50c v/s el Pozo de Río Seco,

donde podemos apreciar diez granulometrías, de las cuales se encuentran seis fuera de banda,

entre los tamices 2 y 20 mm.

- 45 -

Gráfico 4.3. Comparación Banda TM-25 v/s Pozo Río Seco.

Comparación Banda TM-25 v/s Pozo Rio Seco

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100


% q

ue p

asa.

Inferior

Superior

Granul. 1

Granul. 2

Granul. 3

Granul. 4

Granul. 5

Granul. 6

Granul. 7

Granul. 8

Granul. 9

Granul.10


El gráfico 4.3. muestra una comparación entre la banda TM-25 v/s el Pozo de Río Seco,

donde podemos apreciar diez granulometrías, de las cuales se encuentran todas fuera de banda, ya

que esta banda tiene como tamaño máximo 25 mm, y nuestro estabilizado tiene como tamaño

máximo 50 mm.

- 46 -

Gráfico 4.4. Comparación Banda TM-50a v/s Pozo Río Seco.

Comparación Banda TM-50a v/s Pozo Rio Seco

-100

102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100


% q

ue p

asa.

InferiorSuperiorGranul. 1Granul. 2Granul. 3Granul. 4Granul. 5Granul. 6Granul. 7Granul. 8Granul. 9Granul.10


El gráfico 4.4. muestra una comparación entre la banda TM-50a v/s el Pozo de Río Seco,

donde podemos apreciar diez granulometrías, de las cuales se encuentran tres, fuera de banda,

entre los tamices de 5 y 10mm.

- 47 -

Gráfico 4.5. Comparación Banda utilizada por Ingenieros Geotécnicos v/s Maqsa Austral.

Comparación Banda utilizada por Ingenieros Geotécnicos v/s Maqsa Austral

0

20

40

60

80

100

120

0,01 0,1 1 10 100

Abertura en (mm)

% q

ue p

asa.

Superior

Inferior

Granul. 1

Granul. 2

Granul. 3

Granul. 4



Geotécnicos v/s Maqsa Austral, donde podemos apreciar cuatro granulometrías, de las cuales se

encuentran tres, fuera de banda, entre los tamices de 10 y 25mm.

- 48 -

Gráfico 4.6. Comparación Banda TM-50c v/s Maqsa Austral.


El gráfico 4.6. muestra una comparación entre la banda TM-50c v/s Maqsa Austral, donde

podemos apreciar cuatro granulometrías, de las cuales se encuentran todas dentro de banda.

Comparación Banda TM-50c v/s Maqsa Austral

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100

Abertura en (mm)

% q

ue p

asa.

Superior

Inferior

Granul. 1

Granul. 2

Granul. 3

Granul. 4

- 49 -

Gráfico 4.7. Comparación Banda TM-25 v/s Maqsa Austral.

Comparación Banda TM-25 v/s Maqsa Austral

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100

Abertura en (mm)

% q

ue p

asa.

Superior

Inferior

Granul. 1

Granul. 2

Granul. 3

Granul. 4


El gráfico 4.7. muestra una comparación entre la banda TM-50c v/s Maqsa Austral, donde

podemos apreciar cuatro granulometrías, de las cuales se encuentran todas fuera de banda, ya que

esta banda tiene como tamaño máximo 25 mm, y nuestro estabilizado tiene como tamaño

máximo 50 mm.

- 50 -

Gráfico 4.8. Comparación Banda TM-50a v/s Maqsa Austral.

Comparación Banda TM 50a v/s Maqsa Austral

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100

Abertura en (mm)

% q

ue p

asa.

Superior

Inferior

Granul. 1

Granul. 2

Granul. 3

Granul. 4


El gráfico 4.8. muestra una comparación entre la banda TM-50a v/s Maqsa Austral, donde

podemos apreciar cuatro granulometrías, de las cuales se encuentran todas dentro de banda.

- 51 -

Gráfico 4.9. Comparación Banda utilizada por Ingenieros Geotécnicos v/s Pozo Los Pinos.

Comparación Banda utilizada por Ingenieros Geotécnicos v/s Pozo Los Pinos

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100

Abertura en (mm)

% q

ue p

asa.

InferiorSuperiorGranul. 1Granul. 2Granul. 3Granul. 4Granul. 5Granul. 6Granul. 7Granul. 8Granul. 9Granul.10



Geotécnicos v/s Pozo Los Pinos, donde podemos apreciar diez granulometrías, de las cuales se

encuentran cuatro fuera de banda, dos de estas se escapan por el límite superior de la banda, ya

que posee mucho material fino entre los tamices 2 y 50mm. En lo que se refiere a las otras dos,

salen de banda entre los tamices 50 y 80mm, ya que la banda posee como abertura máxima 50

mm.

- 52 -

Gráfico 4.10. Comparación Banda TM-50c v/s Pozo Los Pinos.

Comparación Banda TM-50c v/s Pozo Los Pinos

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100

Abertura en (mm)

% q

ue p

asa.

Inferior

Superior

Granul. 1

Granul. 2

Granul. 3

Granul. 4

Granul. 5

Granul. 6

Granul. 7

Granul. 8

Granul. 9

Granul.10


El gráfico 4.10. muestra una comparación entre la banda TM-50c v/s Pozo Los Pinos,

donde podemos apreciar diez granulometrías, de las cuales se encuentran cuatro fuera de banda,

dos de estas se escapan por el límite superior de la banda, ya que posee mucho material fino entre

los tamices 2 y 50mm. En lo que se refiere a las otras dos, salen de banda entre los tamices 50 y

80mm, ya que la banda posee como abertura máxima 50 mm.

- 53 -

Gráfico 4.11. Comparación Banda TM-25 v/s Pozo Los Pinos.

Comparación Banda TM-25 v/s Pozo Los Pinos

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100

Abertura en (mm)%

que

pas

a.

Inferior

Superior

Granul.1

Granul. 2

Granul. 3

Granul. 4

Granul. 5

Granul. 6

Granul. 7

Granul. 8

Granul. 9

Granul.10


El gráfico 4.11. muestra una comparación entre la banda TM-25 v/s Pozo Los Pinos,

donde podemos apreciar diez granulometrías, de las cuales se encuentran todas fuera de banda,

dos de estas se escapan por el límite superior de la banda, ya que posee mucho material fino entre

los tamices 2 y 5mm. En lo que se refiere a las otras, salen de banda entre los tamices 40 y 80mm,

ya que la banda posee como abertura máxima 25 mm.

- 54 -

Gráfico 4.12. Comparación Banda TM-50a v/s Pozo Los Pinos.

Comparación Banda TM-50a v/s Pozo Los Pinos

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100

Abertura en (mm)

% q

ue p

asa.

Inferior SuperiorGranul. 1Granul. 2Granul. 3Granul. 4Granul. 5Granul. 6Granul. 7Granul. 8Granul. 9Granul.10


El gráfico 4.12. muestra una comparación entre la banda TM-50a v/s Pozo Los Pinos,

donde podemos apreciar diez granulometrías, de las cuales se encuentran tres fuera de banda, dos

de estas se escapan por el límite superior de la banda, ya que posee mucho material fino entre los

tamices 2 y 10mm. En lo que se refiere a la otra granulometría, sale de banda entre los tamices 50

y 80mm, ya que la banda posee como abertura máxima 50 mm.

- 55 -

Gráfico 4.13. Comparación Banda utilizada por Ingenieros Geotécnicos v/s Pozo Lofer.

Comparación Banda utilizada por Ingenieros Geotécnicos v/s Pozo Lofer

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100Abertura de tamiz (mm)

% q

ue p

asa

SuperiorInferiorGranul. 1Granul. 2Granul. 3Granul. 4Granul. 5



Geotécnicos v/s Pozo Lofer, donde podemos apreciar cinco granulometrías, de las cuales se

encuentran todas fuera de banda, entre los tamices de 10 y 25 mm.

- 56 -

Gráfico 4.14. Comparación Banda TM-50c v/s Pozo Lofer.

Comparación Banda TM-50c v/s Pozo Lofer

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100


% q

ue p

asa

SuperiorInferiorGranul. 1Granul. 2Granul. 3Granul. 4Granul. 5


El gráfico 4.14. muestra una comparación entre la banda TM-50c v/s Pozo Lofer, donde

podemos apreciar cinco granulometrías, de las cuales se encuentran dos fuera de banda, entre los

tamices de 2 y 20 mm.

- 57 -

Gráfico 4.15. Comparación Banda TM-25 v/s Pozo Lofer.

Comparación Banda TM-25 v/s Pozo Lofer

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,01 0,1 1 10 100


% q

ue p

asa

Superior

Inferior

Granul. 1

Granul. 2

Granul. 3

Granul. 4

Granul. 5


El gráfico 4.15. muestra una comparación entre la banda TM-25 v/s Pozo Lofer, donde

podemos apreciar cinco granulometrías, de las cuales se encuentran todas fuera de banda, entre

los tamices de 25 y 50 mm, ya que la banda corta al material en 25 mm.

- 58 -

Gráfico 4.16. Comparación Banda TM-50a v/s Pozo Lofer.

Comparación Banda TM 50a v/s Pozo Lofer

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,01 0,1 1 10 100


% q

ue p

asa

Superior

Inferior

Granul. 1

Granul. 2

Granul. 3

Granul. 4

Granul. 5


El gráfico 4.16. muestra una comparación entre la banda TM-50c v/s Pozo Lofer, donde

podemos apreciar cinco granulometrías, de las cuales se encuentran, una fuera de banda, entre el

tamiz 10 mm.

- 59 -

a. Granulometrías estudiadas.

Gráfico 4.17. Granulometrías de los cuatro pozos estudiados del sector norte de la ciudad

de Punta Arenas.

Granulometrías de los cuatro pozos estudiados del sector norte de la ciudad de Punta Arenas

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100

Abertura en (mm)

% q

ue p

asa.


El gráfico 4.17 nos muestra todas las granulometrías estudiadas de los cuatro pozos del

sector norte de la ciudad de Punta Arenas. Se aprecia la similitud entre ellas, siendo esta mas

marcada en los tamaños mas finos. El porcentaje de finos no supera el 10% en todas las muestras

estudiadas.

b. Banda representativa del sector norte de la ciudad de Punta Arenas.

- 60 -

Gráfico 4.18. Granulometrías de los cuatro pozos estudiados y una banda representativa

para el sector norte de la ciudad de Punta Arenas.

Granulometrías de los cuatro pozos estudiados y una banda representativa para el sector norte de la ciudad de

Punta Arenas.

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100

Abertura en (mm)

% q

ue p

asa.


Tabla 4.1. Banda Granulométrica, representativa para el sector norte de la ciudad de Punta

Arenas.

Banda Representativa. TAMIZ INF SUP

80 63 50 100 40 80 25 70 20 65 100 10 44 85 5 34 70 2 20 59

0,5 5 30 0,08 0 15

Fuente: Tabla, banda elaboración propia.

El gráfico 4.18 nos muestra las granulometrías de los cuatro pozos estudiados y una banda

representativa para el sector norte de la ciudad de Punta Arenas, la cual se obtiene de las

- 61 -

granulometrías obtenidas del sector. Además de estas restricciones de tamaño debe limitarse el

índice de plasticidad a valores no mayores a 6 disminuyendo con ello los posibles efectos de las

heladas.

c. Resultados ensayes Proctor y CBR.

- 62 -

A continuación se muestran tablas con sus respectivos gráficos de Proctor y CBR, de los

diversos pozos ensayados.

Tabla 4.2. Proctor Pozo Los Pinos

Nº Muestra Proctor Muestra 1 2228 Muestra 2 2297 Muestra 3 2223 Muestra 4 2241 Muestra 5 2226 Muestra 6 2251 Muestra 7 2271 Muestra 8 2232 Muestra 9 2253 Muestra 10 2261 Promedio 2248,3

Fuente: Tabla, Manual de Carreteras Vol. 3.

Gráfico 4.19: Proctor obtenido de Pozo Los Pinos.

Proctor obtenido de Pozo Los Pinos

2228

2297

22232241 2226

22512271

22322253 2261

21802200222022402260228023002320

Muestr

a 1

Muestr

a 2

Muestr

a 3

Muestr

a 4

Muestr

a 5

Muestr

a 6

Muestr

a 7

Muestr

a 8

Muestr

a 9

Muestr

a 10

Nº de Muestra

DM

CS

Fuente: Gráfica, elaboración propia.

Tabla 4.3. CBR Pozo Los Pinos

Nº CBR %

- 63 -

Muestra Muestra 1 90 Muestra 2 86 Muestra 3 92 Muestra 4 62 Muestra 5 53 Muestra 6 64 Muestra 7 86 Muestra 8 88 Muestra 9 65 Muestra

10 68

Promedio 75,4

Gráfico 4.20: CBR obtenido de Pozo Los Pinos.

CBR obtenido de Pozo Los Pinos

90 86 92

62 5364

86 8865 68

0

20

40

60

80

100

Muestra1

Muestra2

Muestra3

Muestra4

Muestra5

Muestra6

Muestra7

Muestra8

Muestra9

Muestra10

Nº de Muestra

% C

BR


Tabla 4.4. Proctor Pozo Río Seco.

- 64 -

Nº Muestra Proctor Muestra 1 2259Muestra 2 2250Muestra 3 2292Muestra 4 2282Muestra 5 2297Muestra 6 2292Muestra 7 2284Muestra 8 2248Muestra 9 2263Muestra 10 2253 Promedio 2272

Gráfico 4.21: Proctor obtenido de Pozo Río Seco.

Proctor obtenido de Pozo Rio Seco

2259 2250

22922282

2297 2292 2284

22482263

2253

2220223022402250226022702280229023002310

Muestr

a 1

Muestr

a 2

Muestr

a 3

Muestr

a 4

Muestr

a 5

Muestr

a 6

Muestr

a 7

Muestr

a 8

Muestr

a 9

Muestr

a 10

Nº de Muestra

DM

CS


Tabla 4.5. CBR Pozo Río Seco.

- 65 -

Nº Muestra CBR % Muestra 1 87 Muestra 2 63 Muestra 3 97 Muestra 4 84 Muestra 5 78 Muestra 6 102 Muestra 7 84 Muestra 8 66 Muestra 9 93

Muestra 10 73

Promedio 82,7

Gráfico 4.22: CBR obtenido de Pozo Río Seco.

CBR obtenido de Pozo Rio Seco

8763

9784 78

10284

6693

73

0

20

40

60

80

100

120

Muestra1

Muestra2

Muestra3

Muestra4

Muestra5

Muestra6

Muestra7

Muestra8

Muestra9

Muestra10

Nº de Muestra

% C

BR


Los valores del Próctor estan todos por sobre los 2200 kg/m3 y los valores de CBR

superan el 60%. Esto los hace aptos para ser utilizados como material de base y subbase. Es

importante hacer notar la variación en los valores del CBR entre 60% y 102% aún siendo el

material del mismo pozo. La explicación a este fenómeno obedece a un estudio más acabado del

tema.

- 66 -

Considerando los ensayes realizado en laboratorio como: Granulometrías, Límites de

Consistencia, Proctor y CBR, en los pozos estudiados, podemos observar la similitud en las

características geotécnicas del material integral, proveniente de los pozos del sector norte de la

ciudad de Punta Arenas. Debido a esto, se considera como representativo el material del Pozo

Los Pinos, para realizar el ensaye de terreno, Placa de Carga y extrapolar sus resultados al resto

de ellos.

4.2.2 Ensayes realizados en terreno

En el sector norte de la ciudad de Punta Arenas se procedió a realizar el ensayo de placa

de carga en una cancha de prueba, para determinar el coeficiente de Balasto o módulo de reacción

(k) de un material integral extraído del Pozo Los Pinos. Este ensaye se realizó mediante el

método 8.102.13 (LNV 97) que es una adaptación de la norma AASHTO T 221-6.

4.3 Placa de carga

Tal como se describió en los capítulos II y III, los suelos granulares utilizan en la mayoría

de los casos, resultados empíricos para la extrapolación al diseño de ingeniería. El más utilizado,

para este fin, es el ensayo de placa de carga estática no repetida sobre subrasantes, capas de

pavimento flexibles y suelos, tanto en estado natural como compactados. (Ver Fig. 4.1).

Atendiendo a este concepto, para nuestra investigación se procedieron a ejecutar 2

ensayes de placa de carga en la ciudad de Punta Arenas.

- 67 -


Figura 4.1: Ensayo de Placa de Carga.

4.3.1 Equipos Utilizados

Camiones: Necesario para realizar la reacción. Los cuales deben encontrarse cargados con

material. (Ver Fig. 4.2.1, 4.2.2, 4.2.3).


Figura 4.2.1: Simulación para el sistema de reacción.

- 68 -

ΣFY : - R1 – R2 + Q = 0 Ecuación (4.1.)

ΣFX : R1 – R2 = 0 Ecuación (4.2.)

Entonces:

ΣFX: R1 = R2

Reemplazando en la ecuación se tiene que:

ΣFY: – 2R2 + 9000 = 0

Por lo tanto:

ΣFY: R2 = R1= 4500 kg.

- 69 -


Figura 4.2.2: Camiones para el sistema de reacción.


Figura 4.2.3: Camiones Cargados con Material.

- 70 -

Conjunto Hidráulico: El cual debe ser capaz de aplicar y retirar las cargas en incrementos.

Además de contar con un manómetro calibrado para indicar la magnitud necesaria de la carga

aplicada. (Ver Fig. 4.3).


Figura 4.3: Gata Hidráulica.

- 71 -

Juego de Placas de Ensaye Circulares de Acero: Los cuales deben ser no menos de 1” de

espesor y de diámetros como siguen 30”, 24”, 18” y 10”. (Ver Fig. 4.4).


Figura 4.4: Conjunto de Placas de Ensaye.

- 72 -

Diales Micrométricos: Los cuales se deben estar graduados en unidades de 0,01 mm. (Ver Fig,

4.5).


Figura 4.5: Diales Micrométricos.

- 73 -

Viga de Soporte: Viga especial para realizar ensaye, indeformable de 6 mts de longitud. (Ver

Fig. 4.6).


Figura 4.6: Viga de Soporte.

- 74 -

Viga Porta-Dial: En el cual se montan los diales micrométricos. (Ver Fig. 4.7).


Figura 4.7: Viga Porta-dial.

Equipo Misceláneo: Nivel, cronómetro, chuzo, palas, escobillón, suples de tubo circular, etc…

- 75 -

4.3.2 Preparación del Terreno

En la zona a ensayar se efectuó una excavación de dimensiones no inferiores a 1,00 x 1,00

m, y debido a que no se contaba con la altura adecuada para instalar el sistema de placas y gata

hidráulica, se profundizo en 0,2 m. Luego se limpió la excavación y se deja libre de material

suelto. Enseguida se nivela colocando una capa de arena nivelante sobre la cual se apoyará la

placa de carga. (Ver Fig.4.8).


Figura 4.8: Preparación de la Superficie de Ensaye.

4.3.3 Procedimiento de Ensaye

Una vez preparada la zona a ensayar, se realizó el ensaye de Placa de Carga sin

confinamiento, siguiendo las instrucciones entregadas por el Manual de Carreteras, Volumen N°

8, 8.102.14, Suelos: Método de Ensaye de Placa de Carga No Repetida (Suelos y Pavimentos

Flexibles) (LNV 98)*.(Ver Anexo II).

*El Método 8.102.14 (LNV 98) es una adaptación de la norma AASHTO T 222-81.

- 76 -

Se centran las placas desde el diámetro mayor a menor, es decir, 30”, 24”, 18” y 10”

(desde abajo hacia arriba), chequeando de que estas queden perfectamente niveladas y limpias. Se

coloca la gata hidráulica en el centro de la última placa (10”). (Ver Fig. 4.9).


Figura 4.9: Colocación de placas y Gata Hidráulica.

Posteriormente se procede, a realizar las maniobras con la maquinaria correspondiente a 2

camiones cargados y una retroexcavadora para efectuar el posicionamiento de la viga sobre la

gata hidráulica. (Ver Fig. 4.10). (Se debe realizar a distintas profundidades para la instalación del

sistema de placas y viga porta-dial, además se debe considerar suples de acero circular para poder

completar el sistema de reacción y unión entre viga metálica y gata hidráulica).

- 77 -


Figura 4.10: Armado del Sistema de Placa de Carga.

4.3.4 Procedimiento de Asentamiento

El asentamiento de carga consistió básicamente en aplicar una primera carga de 3000 kgs,

donde se registraron asentamientos cada minuto hasta obtener una estabilización del asentamiento

teniendo tres lecturas iguales, luego de esto se realiza una descarga dejándolo en 1500 kgs, donde

se registraron asentamientos hasta su estabilización.

4.3.5 Procedimiento de Carga

Una vez realizado el procedimiento de asentamiento, se continúa con el procedimiento de

carga, ajustando los diales en cero e incrementando la carga de 1500 kgs hasta 3000 kgs. , donde

se registraron asentamientos cada minuto hasta obtener una estabilización del asentamiento

teniendo tres lecturas iguales, luego de esto se realizan incrementos de 1500 kgs, hasta llegar a

una carga última de 9000 kgs.

- 78 -

4.3.6 Procedimiento de Descarga

Una vez finalizado el procedimiento de carga, se comienzan las descargas cada 3000 kgs,

hasta llegar a cero, donde también se registran asentamientos. Con esto se da por finalizado el

ensaye de Placa de Carga.


Figura 4.11: Término del Ensaye de Placa de Carga.

A continuación se muestran las dos tablas utilizadas en terreno, para registrar la toma de

datos del ensaye de placa de carga. Esta tabla posee información acerca de la carga de

asentamientos, carga y descarga. Además posee dos columnas donde se registraron las lecturas de

cada dial, y otras dos columnas, para el promedio de las lecturas.

- 79 -

Ensaye de Placa de Carga a una profundidad de 0,20m. OBRA : Realización tesis LUGAR , KM. : Esquina Av. Frei con Los Flamencos HORA DE INICIO Y FINAL : 15:30 hasta 18:50

CARGAS

ASENTAMIENTO DIAL 1 def. en 0,01 mm Prom. DIAL 2 def. en 0,01 mm Prom.

3000 Kg. 0;1;2;3,5;6;7,5;9,5;11;12 0;0;0;0;0;0;0;0;0;0

½ Asentamiento

1500 Kg.0;0;0 0;0;0

Carga 1

3000 Kg.0;1;2;2;2,5 1,5 0 0

Carga 2

4500 Kg.

28;30;31;35;37;39;40;40;42;42;43 37 0;0;1;0;1,5;2,5;4;4,5;5; 5;5,5 2,6

Carga 4

6000Kg.59;62;64;65;67,5;68;70,5;72;72;

72,5 67,3 22;24;27;29;30;30;30,5;31,5;31,5;32 28,8

Carga 5

7500Kg.92,5;93;93;97;99;107;110;112;

112;113 102,9 52;53;53,5;55;57;63;65;68;68;69 60,4

Carga 6

9000Kg.121,5;122;124;125;127;128;129;

130 125,8 78;79,5;81;82;83;84,5; 85;86 82,4

DESCARGA 1

6000 Kg.125;125;125 125 82,5;82,5;82,5 82,5

DESCARGA 2

3000 Kg122;122;122 122 72;72;72 72

DESCARGA 3

1500 Kg117;117;117 117 64;64;64 64

DESCARGA 4

0 Kg.106;106;106 106 52;52;52 52

- 80 -

Ensaye de Placa de Carga a una porfundidad de 0,80m. OBRA : Realización tesis

LUGAR , KM. : Esquina Av. Frei con Los Flamencos

HORA DE INICIO Y FINAL : 11:15 hasta 14:50

CARGAS

ASENTAMIENTO DIAL 1 def. en 0,01 mm Prom. DIAL 2 def. en 0,01 mm Prom.

3000 Kg. 0;0;0,5;1;1;1;1;1,5;1,5;2;2 1;1,5;02;2,5;3;3;3;3,5;4;4;4,5

1/2 Asentamiento

1500 Kg.2;2;2;2 4,4;4,5;4,5;4,5

Carga 1

3000 Kg.2;2;2;2;2,5;3;3,5;4;4;4;4 3 4,5;5;5;5,5;6;6,5;8;8;8,5;8,5;11 7

Carga 2

4500 Kg.9;10;10;10;11;11;11;12;12;1

2;12 10,9 15;16,5;16,5;17;17;17,5;18;18;19;18;19 17,7

Carga 4

6000Kg.20;21;22;22;22,5;23;23,5;24

;24;24;25;25;25 23,2 27;28;29;29,5;30;30,5;31,5;32,5;33;33;33;33;33 31

Carga 5

7500Kg.36;37;37;38;38;38;38,5;49;4

9;49;49,5; 49,5;49,5 42,9 43;44;44,5;45;45,5;45,5;45,5;46;46;46;46,5;46,5;46,5 45,4

Carga 6

9000Kg.50;51;51;52;52,5;53;53,5;54

;54,5;55;55;55,5;56 53,3 55;56;56;57;57;58;58;58;59;59,5;59,5;59,5; 60 57,9

DESCARGA 1

6000 Kg.54;54;54 54 58;58;58 58

DESCARGA 2

3000 Kg46;46;46;46 46 58;58;58 49,5

DESCARGA 3

1500 Kg41;41;41;41 41 44,5;44,5;44,5 44,5

DESCARGA 4

0 Kg.36;36;36 36 41;41;41 41,4

- 81 -

A continuación se muestra gráficamente, los datos, de carga y descarga obtenidos en el ensaye de

placa de carga, que se utilizarán más adelante, para calcular los valores de la constante de balasto,

que se encuentran el capítulo V.

Gráfico 4.23: Dial N° 1, Gráfica Deflexión (0,01mm) v/s Presión de Contacto,

correspondiente al ensaye de placa de carga, a una profundidad de 0,2 m.

Placa de Carga 0.2m. de Profundidad Dial 1

1,5

37,0

67,3

102,9

125,8

125,0

122,0

117,0

1060,000

0,500

1,000

1,500

2,000

2,500

0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 140,0Deflexión (en 0.01mm)

Pres

ión

de C

onta

cto

(Kg/

cm2)

Carga

Descarga


El gráfico 4.23 corresponde, al ensaye de placa de carga, a una profundidad de 0,2 m, para

el dial 1. En el eje de las abscisas, se muestra la deflexión en 0,01mm, que presenta el material

integral compactado, estos valores corresponden al promedio de las deflexiones para cada carga y

descarga, del dial 1. En el eje de las ordenadas, la presión de contacto en kg/cm2, que se obtiene

de la razón entre la carga y el área de la placa base, en este caso 76 cm.

- 82 -




0 ,0

2 ,6

2 8 ,8

6 0 ,4

8 2 ,4

8 2 ,5

72 ,0

6 4 ,0

52 ,00,000

0,500

1,000

1,500

2,000

2,500

0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0Deflexión (en 0.01mm)

Pres

ión

de C

onta

cto

(Kg/

cm2)

Carga

Descarga



el dial 1. En el eje de las abscisas, se muestra la deflexión en 0,01mm, que presenta el material

integral compactado, estos valores corresponden al promedio de las deflexiones para cada carga y

descarga, del dial 2. En el eje de las ordenadas, la presión de contacto en kg/cm2, que se obtiene

de la razón entre la carga y el área de la placa base, en este caso 76 cm.

- 83 -

Gráfico 4.25: Promedio de diales, Gráfica Deflexión (0,01mm) v/s Presión de Contacto,


Placa de Carga 0.2m. de Profundidad Promedio de Diales

0,8

19,8

48,0

81,6

104,1

103,8

97,0

90,5

79,00,000

0,500

1,000

1,500

2,000

2,500

0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0Deflexión (en 0.01mm)

Pres

ión

de C

onta

cto

(Kg/

cm2)

Carga

Descarga



el promedio de diales. En el eje de las abscisas, se muestra la deflexión en 0,01mm, que presenta

el material integral compactado, estos valores corresponden al promedio de las deflexiones para

cada carga y descarga, del promedio de diales. En el eje de las ordenadas, la presión de contacto

en kg/cm2, que se obtiene de la razón entre la carga y el área de la placa base, en este caso 76 cm.

- 84 -




3,0

10,9

23,2

42,9

53,3

54,0

46,0

41,0

35,60,000

0,500

1,000

1,500

2,000

2,500

0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0Deflexión (en 0.01mm)

Pres

ión

de C

onta

cto

(Kg/

cm2)

Carga

Descarga


El gráfico 4.26 corresponde, al ensaye de placa de carga, a una profundidad de 0,76 m,

para el dial 1. En el eje de las abscisas, se muestra la deflexión en 0,01mm, que presenta el

material integral compactado, estos valores corresponden al promedio de las deflexiones para

cada carga y descarga, del dial 1. En el eje de las ordenadas, la presión de contacto en kg/cm2,

que se obtiene de la razón entre la carga y el área de la placa base, en este caso 76 cm.

- 85 -




7,0

17,4

3 1,0

4 5,4

57,9

58 ,0

4 9 ,5

4 4 ,5

4 1,40,000

0,500

1,000

1,500

2,000

2,500

0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0

Deflexión (en 0.01mm)

Pres

ión

de C

onta

cto

(Kg/

cm2)

Carga

Descarga


El gráfico 4.27 corresponde, al ensaye de placa de carga, a una profundidad de 0,76 m,

para el dial 2. En el eje de las abscisas, se muestra la deflexión en 0,01mm, que presenta el

material integral compactado, estos valores corresponden al promedio de las deflexiones para

cada carga y descarga, del dial 2. En el eje de las ordenadas, la presión de contacto en kg/cm2,

que se obtiene de la razón entre la carga y el área de la placa base, en este caso 76 cm.

- 86 -

Gráfico 4.28: Promedio de diales, Gráfica Deflexión (0,01mm) v/s Presión de

Contacto, correspondiente al ensaye de placa de carga, a una profundidad de 0,76 m.


4,977

14,159

27,077

44,173

55,596

56,000

47,750

42,750

38,5000,000

0,500

1,000

1,500

2,000

2,500

0,000 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000Deflexión (en 0.01mm)

Pres

ión

de C

onta

cto

(Kg/

cm2)

Carga

Descarga



el promedio de diales. En el eje de las abscisas, se muestra la deflexión en 0,01mm, que presenta

el material integral compactado, estos valores corresponden al promedio de las deflexiones para

cada carga y descarga, del promedio de diales. En el eje de las ordenadas, la presión de contacto

en kg/cm2, que se obtiene de la razón entre la carga y el área de la placa base, en este caso 76 cm.

- 87 -

CAPÍTULO V

DETERMINACIÓN DEL K, E

Y

EJERCICIOS DE APLICACIÓN

- 88 -

DETERMINACIÓN DEL K, E Y EJERCICIOS DE APLICACIÓN

5.1. Determinación del k (constante de balasto) y E (módulo de elasticidad).

Utilizando la teoría de la elasticidad mencionada en el capítulo II y las gráficas obtenidas

del ensayo de Placa de Carga se pueden obtener los parámetros de diseño como son el k

(constante de balasto) y E (módulo de elasticidad).

Aplicando las fórmulas (2.10), (2.14) se tiene que:

EIqB P⋅−⋅⋅

=)1( 2υ

ρ Ecuación (2.10.)

PIBqE ⋅−⋅⋅= )1( 2υρ

, pero

ρqk = Ecuación (2.14.)

entonces, PIBkE ⋅−⋅⋅= )1( 2υ

Para zapatas rígidas circular PI = 0,79, obtenida de tabla 2.4.

El valor de υ varía entre 0,35 y 0,5

Determinación del k, para dial N° 1 (Constante de Balasto)

Para h = 0,20 m. en z = 0 m.

- 89 -

33 05,1010)5,13,67(

6616,03233,1cmkgkk =→

⋅−−

= −

Corrigiendo por deformación de placas se tiene que: 344,8cmkgk =

Para h = 0,80 m.

33 5,2610)33,53(662,0982,1

cmkgkk =→

⋅−−

= −


Determinación del E , para dial N° 1 (Módulo de deformación)

En z = 0,0m

785.0)35.01(76,044,8 2 ⋅−⋅⋅=oE

285,441cmkgEo =

En z = 0,8m

785.0)35.01(76,05,17 2 ⋅−⋅⋅=E

215,916cmkgE =

- 90 -

Gráfico 5.1: Módulo de Deformación v/s Profundidad, dial N° 1.

Módulo de Deformación v/s profundidadDial 1

y = 0,0017x - 0,7453

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 500 1000

E (kg/cm2)

z(m)Recta deformaciónv/s profundidad


Del gráfico se obtiene que:

7453.00017,0 −⋅= Ez

Ez=

+0017,0

7453.0

EEz =+⋅ 023,588 Donde 0E = 442

EEz =+⋅ 023,588

- 91 -

Determinación del k, para dial N° 2 (Constante de Balasto)

Para h = 0,20 m. en z = 0 m.

33 46,1110)6,24,60(

992,0654,1cmkgkk =→

⋅−−

= −


Para h = 0,80 m.

33 52,2710)731(662,0323,1

cmkgkk =→

⋅−−

= −


Determinación del E , para dial N° 2 (Módulo de deformación)

En z = 0,0m

785.0)35.01(76,038,9 2 ⋅−⋅⋅=oE

205,491cmkgEo =

En z = 0,8m

785.0)35.01(76,02,18 2 ⋅−⋅⋅=E

28,952cmkgE =

- 92 -

Gráfico 5.2: Módulo de Deformación v/s Profundidad, dial N° 2.



8505,00017,0 −⋅= Ez

Ez=

+0017,0

8505,0

EEz =+⋅ 023,588 Donde 0E = 491,05

EEz =+⋅ 023,588

Determinación del k, para el promedio de diales (Constante de Balasto)

Para h = 0,20 m. en z = 0 m.

33 70,1010)8,196,81(

992,0654,1cmkgkk =→

⋅−−

= −

Módulo de Deformación v/s profundidadDial 2

y = 0,0017x - 0,8508

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 500 1000 1500

E (kg/cm2)

z(m) Recta deformaciónv/s profundidad

- 93 -


Para h = 0,80 m.

33 14,2610)977,4596,55(

662,0985,1cmkgkk =→

⋅−−

= −


Determinación del E, para el promedio de diales (Módulo de deformación)

En z = 0,0m

785.0)35.01(76,016,9 2 ⋅−⋅⋅=oE

254,479cmkgEo =

En z = 0,8m

785.0)35.01(76,08,17 2 ⋅−⋅⋅=E

285,931cmkgE =

- 94 -

Gráfico 5.3: Módulo de Deformación v/s Profundidad, promedio de los diales.

Módulo de Deformación v/s profundidadPromedio de diales

y = 0,0018x - 0,8482

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 500 1000

E (kg/cm2)

z(m) Recta deformaciónv/s profundidad



8483,00018,0 −⋅= Ez

Ez=

+0018,0

8483,0

EEz =+⋅ 055,555 Donde 0E = 479,54

EEz =+⋅ 055,555

Para validar nuestros resultados, los comparamos con los valores indicados en el Manual

de Carretera Vol. 3 el que nos entrega una correlación entre k (coeficiente de balasto) y CBR,

aplicable sólo para ensayos a nivel de la superficie, según el tipo de material.

- 95 -

Tabla 5.1: Rango de valores de k, para suelos granulares.

Fuente: Tabla, Manual de Carreteras Vol. 3.

Correlaciones con el CBR: La siguiente relación permite estimar el valor de k cuando se conoce

el CBR, sin embargo, debe tenerse presente que el rango de variación respecto al promedio es del

orden de + 50%.

k(MPa/m) = 69,78log10(CBR) – 10,16 Ecuación (5.1.)

Reemplazando en la fórmula se tiene que:

Con CBR 20%, se obtiene un k de 80,62 Mpa/m,



Con CBR 80%, se obtiene un k de 122,64 Mpa/m.

- 96 -

El material integral estudiado de los diversos pozos presentaron características similares,

clasificándolos mayoritariamente según AASHTO como A-1-a, lo que según tabla presentada

anteriormente se debiera obtener un k entre 80 y 120 Mpa/m.

En nuestro caso se tiene que:

k para dial N°1 corregido por deformación de placa es 84,44 Mpa/m.

k para dial N°2 corregido por deformación de placa es 93,80 Mpa/m.

k para promedio de diales corregido por deformación de placa es 91,90 Mpa/m.

Por lo tanto se puede concluir que los valores obtenidos en el ensaye de placa de carga

para el material integral estudiado, se encuentran dentro de los rangos dados en la tabla del Vol.

3.

- 97 -

5.2. Ejercicio de Aplicación

5.2.1. Ejercicio Asentamiento

Se tiene que diseñar una losa de fundación de 20x15 mts, en un terreno donde se realizó

un ensaye de placa de carga con una placa base circular de diámetro 760mm. La fundación

transmite al terreno una carga de 2 kg/cm2, calcular el asentamiento instantáneo.

Respuesta:

Aplicando la relación de Terzaghi y Peck, (2.11.)

2

1

4

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ +

=

BBOoρ

ρ B0= 760 mm., B= 15000mm, ρ0=0,5559mm

Grafico 4.28: Promedio de diales, Gráfica Deflexión (0,01mm) v/s Presión de contacto,

correspondiente al ensaye de placa a una profundidad de 0,76 m.


4,977

14,159

27,077

44,173

55,596

56,000

47,750

42,750

38,5000,000

0,500

1,000

1,500

2,000

2,500

0,000 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000Deflexión (en 0.01mm)

Pres

ión

de C

onta

cto

(Kg/

cm2)

Carga

Descarga


Aplicando la fórmula se tiene que ρ = 2,01 mm.

- 98 -

5.2.2. Ejercicio Capacidad de Carga.

Cálculo de la capacidad de carga última aplicado a una fundación corrida superficial sobre

el integral estudiado.

Determinación de parámetros de acuerdo a la equivalencia del suelo y tipo de fundación

El suelo corresponde un material integral clasificado como A 1 a donde:

32,2mT

sueloA =γ

c = 0

mB 3,1= , ancho de la fundación.

md f 0= , profundidad de desplante.

Determinación de los factores de forma, scssq FFF ,, γ .

Como consideramos el largo de la fundación infinito en comparación con el ancho de ésta,

se tiene que los factores de forma son:

1=γsF

1=sqF

1=scF

- 99 -

Determinación de los factores de profundidad dcddq FFF ,, γ

Determinado fd y conocido el ancho de la fundación ( B ), se tiene que los factores de

profundidad están dados por::

0=Bdf

< 1, aplicando las ecuaciones 2.4 y 2.5 obtenemos:

1=dcF

1=dqF

1=γdF

Determinación de los factores de capacidad de carga, cq NNN ,, γ

De acuerdo al tipo de suelo y ante la situación más desfavorable, consideraremos un

ángulo de fricción interno de 33° con lo que se obtiene de acuerdo a la tabla 2.1.

19,35=γN

64,38=cN

09,26=qN

- 100 -

Determinación de la capacidad de carga última

Finalmente, determinadas todas las variables, se calcula la capacidad de carga última con

la ecuación 2.1:

Donde:

232,50mTqult =

La deformación medida en forma empírica y extrapolada a una fundación real es muy

inferior a lo tolerable; y la capacidad de soporte del suelo esta por sobre las tensiones de trabajo,

a la que está sometida este material.

dqsqqfsueloBdcsccdqsqsueloAult FFNdFFNcFFNBq ************21 γγ γ ++= Ecuación (2.1.)

- 101 -

CAPÍTULO VI

CONCLUSIONES

- 102 -

CONCLUSIONES

Las conclusiones de este trabajo de investigación son:

En primer término se determinó que el material integral estudiado, no cumple con las bandas

granulométricas utilizadas por la Dirección de Vialidad, MOP, SERVIU XII Región e

Ingenieros Geotécnicos y la banda granulométrica representativa es válida sólo para los pozos

del sector Norte de la ciudad de Punta Arenas

El material integral del Pozo los Pinos, se enmarca en la banda granulométrica representativa

de los pozos del sector Norte de la ciudad de Punta Arenas, la similitud de este material con

los demás pozos se comprueba a través de los diferentes ensayes realizados a las muestras en

el Laboratorio de la Universidad de Magallanes AUSTROUMAG, como son: Granulometrías,

Límites de consistencia y la clasificación USCS - AASHTO. Respecto a lo anterior las

muestras analizadas se clasifican mayoritariamente en GW y A-1-a.

Los valores del coeficiente de balasto (k) y módulo de deformación (E) del material integral

estudiado a una profundidad de 0,20 m. son 9,16 Kg/cm3 y 479,54 Kg/cm2 respectivamente.

A la profundidad de 0,8 m. se obtuvo un k de 17,8 Kg/cm3 y un E igual a 931.85 Kg/cm2.

Estos valores obtenidos se encuentran dentro de los rangos establecidos en la tabla del

Manual de Carreteras Vol. 3, por lo tanto, pueden ser considerados como parámetros de

referencia en el diseño de pavimentos, fundaciones y obras enterradas.

- 103 -

De los ejercicios de aplicación, se comprobó que el material integral presenta una alta

capacidad de carga y valores de deformación o asentamientos muy inferiores a lo tolerable o

admisible.

La banda granulométrica representativa de los pozos del sector Norte de la ciudad de Punta

Arenas, presenta un bajo porcentaje de finos, es no plástico (NP) y se encuentra en el límite

entre no heladizo y semi-heladizo, por lo tanto posee un excelente comportamiento frente a la

penetración de la helada.

Finalmente, por lo anteriormente expuesto, el material integral perteneciente a los diferentes

pozos del sector Norte de la ciudad de Punta Arenas, aún estando fuera de las bandas

tradicionalmente utilizadas, puede ser considerado apto como relleno estructural, sin

embargo, el cumplimiento de la normativa vigente respecto de la granulometría de los

rellenos, prevalecerá mientras no se especifique una banda granulométrica regional como la

que se obtuvo en el presente trabajo de investigación.

- 104 -

BIBLIOGRAFÍA

- 105 -

BIBLIOGRAFÍA

1. BADILLO, JUAREZ Y RODRIGUEZ, RICO, (1972), “Mecánica de Suelos”, Tomo

I, Fundamentos de la Mecánica de Suelos.

2. BERRY, PETER L. y REID, DAVID (1993), “Mecánica de Suelos”, Mc Graw Hill,

Interamericana, S.A., México.

3. BOWLES, JOSEPH E. (1980), “Manual de Laboratorios de Suelos en Ingeniería

Civil”, Editorial Mc Graw Hill, Interamericana, S.A.

4. BRAJA, M. DAS, Cuarta Edición, “Principio de Ingeniería de Cimentaciones”

(1999).

5. EUGENIO RETAMAL (1997) Universidad de Chile Instituto de Investigación y

Ensayos IDIEM, Curso de Reciclaje, “Fundaciones y Estabilidad de Obras de

Tierra”. Capitulo II “Fundaciones Superficiales”.

6. DIRK R. WEISSIK (2000), “Fundamentos Sobre la Compactación de Suelos”.

Cuarta Edición.

7. MANUAL DE CARRETERAS, VOLUMEN Nº 8.

8. CURSO DE LABORATORISTA VIAL, VOLUMEN 1, GEOTECNIA, MOP.

9. GONZALEZ VALLEJO, L., FERRER, M., ORTUÑO L. Y OTEO, C. (2002),

“Ingeniería Geológica”, Prentice Hall, España.

10. WHITLOW (1994), “Fundamentos de Mecánica de Suelos”.

- 106 -

ANEXO I

- 107 -

ENSAYE DE DETERMINACIÓN DE LA GRANULOMÉTRIA DE SUELO

INTRODUCCIÓN

El análisis granulométrico es el ensayo usado universalmente para obtener la clasificación

de un suelo, junto a otras características de éste. Básicamente consiste en la "determinación

cuantitativa de la distribución del tamaño de las partículas de un suelo".

La distribución del tamaño de partículas mayores a 0.080 mm (80 micrones), es decir, el

material retenido en la malla N0 200 ASTM se determina haciendo pasar una muestra

representativa de suelo, a través de una serie de cribas (tamices mayores a N0 4 ASTM) y mallas

(tamices menores o iguales a N0 4 ASTM) cuyas aberturas varían en forma descendente, luego de

lo cual se registra el peso del material retenido en cada tamiz como porcentaje del peso seco total

de la muestra.

A pesar de ser este ensayo el más antiguo utilizado para la identificación de un suelo,

hasta hoy no existe método alguno que represente la estructura inalterada de éste.

1.- ALCANCE Y CAMPO DE APLICACIÓN

Este método permite determinar la distribución por tamaño de las partículas mayores que

0,08 mm, de una muestra de suelo mediante tamizado (Nota 1).

Nota 1: Si se desea determinar la distribución por tamaño de la fracción bajo tamiz 0,08 mm, se

puede obtener a través de la sedimentación de dicha fracción en un líquido conocido,

generalmente agua destilada, basándose para ello en la Ley de Stokes, que determina que en un

fluido de densidad y viscosidad determinada, esferas de mismo material adquieren una velocidad

de sedimentación proporcional al cuadrado de sus diámetros. Este método se conoce como

método Boyoucos o del hidrómetro.

- 108 -

2.- REFERENCIAS

Método para el cuarteo de muestras.

Tamizado y determinación de la granulometría de los pétreos. NCH 165-77.

3.- APARATOS

3.1.- Balanza: Tendrá una capacidad superior a la masa de la muestra más el recipiente de pesaje,

y una precisión igual o superior al 0,1 % de la pesada.

3.2.- Tamices

3.2.1.- Tejidos: Serán de alambre y abertura cuadrada, de acuerdo con Nch 1022 y sus tamaños

nominales de abertura pertenecerán a las series que se indican en Tabla 1.

TABLA 1

Tamaños nominales de abertura Mm ASTM 80 63 50 40 25 20 10 5 2

0,5 0,080

(3") (2 1/2")

(2") (1 1/2")

(1") (3/4") (3/8") N0 4 N0 10 N0 40 N0 200

Nota 2: Los tamaños nominales de los tamices podrán ser los correspondientes a ASTM, cuando

no se cuente con tamices de aberturas nominales en mm.

- 109 -

3.2.2. - Marcos.

3.2.2.1.- Los marcos de los tamices serán metálicos, y suficientemente rígidos y firmes para fijar

y ajustar las telas de alambre1 a fin de evitar pérdidas de material durante el tamizado y

alteraciones en la abertura de las mallas.

3.2.2.2.- Serán circulares, con diámetros de 200 mm, 300 mm preferentemente para los gruesos.

3.2.3.- Depósito receptor: Cada juego de tamices estará provisto de un depósito que ajuste

perfectamente para la recepción del residuo más fino.

3.2.4. - Tapa: Cada juego de tamices estará provisto de una tapa que ajuste perfectamente para

evitar pérdidas de material. Estará marcado con tres diámetros que formen ángulos de 60º

entre sí.

3.3.- Horno: Tendrá circulación de aire y temperatura regulable para las condiciones del ensaye.

3.4.- Herramientas y accesorios: Espátulas, brochas, recipientes para secado, recipientes para

pesaje, etc.

4.- ACONDICIONAMIENTO DE LA MUESTRA DE ENSAYE

Se homogeneiza cuidadosamente el total de la muestra en estado húmedo y luego se

reduce por cuarteo, para obtener, cuando esté seca, una cantidad de material ligeramente superior

a la estipulara en Tabla 2 de acuerdo a su tamaño máximo. Luego se suelta el fino adherido al

grueso, si es necesario con agua, y se deshacen los terrones con los dedos. Se seca la muestra

obtenida hasta masa constante a una temperatura de 110 t 5º C; si se detecta presencia de materia

orgánicas, la muestra se debe secar en horno a temperatura de 60 + 5º C.

- 110 -

TABLA 2

Cantidad mínima de muestra según tamaño máximo

Tamaño máximo Mm

Cantidad mínima Kg.

5 25 50 80

0,5 10 20 32

5.- PROCEDIMIENTO

5.1.- Pesar toda la muestra con aproximación a 1 g y registrar como A.

5.2.- Separar las partículas mayores a 80 mm, pesarlas con aproximación a 1 g y registrar el

resultado como B.

5.3.- Cortar todo el material, excepto el sobretamaño, por tamiz 5 mm y determinar la masa con

aproximación a 1 g de la fracción que paso y, que quedó retenida en dicho tamiz. Registrar como

C y D respectivamente.

Nota 3: Se debe tomar la precaución de proteger el tamiz 5 mm con una mayor (20 mm).

5.4.- Tamizar, según procedimiento descrito en 6.1., el material retenido en 5 mm a través de la

serie de tamices 80, 63, 50, 25, 20 y 10 mm.

5.5.- Del material bajo 5 mm, tomar 500 g. vaciar cuidadosamente sobre tamiz 0,08 mm

previamente protegido con tamiz 0,5 mm, y lavar con agua corriente. El material retenido en

tamiz 0.08 Mm. se vacía a un bol y se seca hasta masa constante a 110 + 5º C.

- 111 -

5.6.- Tamizar el material preparado de acuerdo al párrafo anterior, según procedimiento descrito

en 6.1., a través de la serie de tamices 2; 0,5 y 0,08 mm.

5.7.- Determinar la masa final del material retenido en cada tamiz y del material que pasa por el

tamiz 0,08 mm, recogido en el depósito. Registrar como Yi con la aproximación que sea mayor

entre 1 g y 0,1% de la pesada. La suma de todos los pesos no debe diferir en más de un 3% para

el material bajo 5mm ni en más 0,5% para el material sobre 5 mm respectos a las masas

registradas como C y D respectivamente; en caso contrario se debe repetir el ensaye.

6.- TAMIZADO

6.1.- El tamizado se efectuará en dos etapas:

a) un tamizado inicial que podrá ser manual o mecánico; y

b) un tamizado final que deberá ser manual.

6.1.1.- Tamizado inicial.

a) determinar la masa de la muestra de ensaye en estado seco, registrar aproximado a 1 g

para finos y a 10 g para gruesos, vaciarla sobre el tamiz superior y cubrir con la tapa.

b) agitar el conjunto de tamices por un período suficiente para aproximarse a la

condición que se establece en 6.1.2 g.

6.1.2.- Tamizado final.

a) retirar el primer tamiz, provisto de depósito y tapa.

- 112 -

b) sostenerlo de un costado con una mano, manteniéndolo ligeramente inclinado.

c) golpear firmemente el costado libre hacia arriba con la palma de la otra mano a un

ritmo de 150 golpes por minuto.

d) girar el tamiz cada 25 golpes en 1/6 de vuelta.

e) al completar cada ciclo de 150 golpes, pesar separadamente el material retenido sobre

el tamiz y el material que pasa, recogido en el depósito.

f) trasladar el material que pasa en cada ciclo al tamiz siguiente.

g) repetir el ciclo en el mismo tamiz con el material retenido hasta que se recoja en el

depósito una masa inferior al 1% de la masa retenida, con lo cual se da por terminado el

tamizado de esa fracción.

h) retirar el tamiz siguiente provisto de depósito y tapar para efectuar con dicho tamiz los

ciclos necesarios, y así sucesivamente hasta completar todos los tamices.

7.- EXPRESIÓN DE LOS RESULTADOS

7.1- Cálcular el porcentaje de sobretamaño, de acuerdo a la expresión:

% ST= A/B x 100

7.2.- Cálcular el porcentaje retenido en el tamiz y del material sobre 5 mm, de acuerdo a la

expresión:

% Rl= Yi / (C+D) x 100

- 113 -

7.3.- Cálcular el porcentaje retenido en el tamiz i del material bajo 5 mm, de acuerdo a la

expresión:

% Rl = Fc x Yi

Fc= P/C

Fc = Factor de Corrección

P = Porcentaje que pasa por N0 4

C = Peso sucio del cuarteo que pasa por No 4

7.4.- Expresar la granulometría como porcentaje acumulado que pasa por cada tamiz, indicando

como primer resultado el del menor tamiz en que pasa el 100% y expresando el resultado para los

siguientes tamices como la diferencia entre el porcentaje que pasa en el tamiz inmediatamente

anterior al de cálculo y el retenido en el tamiz de cálculo.

7.5.- Los resultados de la granulometría pueden expresarse en forma gráfica en w' sistema de

coordenadas ortogonales, en cuya abscisa, a escala logarítmica, se indica las aberturas de los

tamices, y en cuya ordenada, a escala lineal, los valores de la granulometría calculada según 7.4.

8- POSIBLES ERRORES

8.1.- Mala calibración de las balanzas.

8.2.- Error de precisión: todas las pesadas deben ser realizadas por la misma persona y con la

misma balanza durante todo el ensayo.

- 114 -

8.3.- Mal estado de los tamices: estos deben encontrarse sin deformaciones ni roturas y bien

limpios.

8.4.- Mal lavado del material, el que debe ser cuidadosamente lavado para evitar presencia de

granos con un volumen irreal debido a los finos adheridos a ellos. Además, durante el lavado no

debe derramarse agua por mala manipulación.

8.5.- Diferencia de temperatura excesiva de la muestra y el medio ambiente en el momento de

realizar el ensayo.

8.6.- Sobrecarga de los tamices.

8.7.- Tiempo de vibrado inexacto: este tiempo debe ser proporcional a la forma de los granos del

suelo y a su tamaño. Mientras más angulares sean estos, mayor será el tiempo de vibrado.

COMENTARIO

Este ensaye consiste en determinar las distribuciones del suelo y además se puede obtener

información sobre la composición del suelo, es decir, podremos conocer si el suelo es fino,

grueso, si esta bien o mal graduado, etc.

Este, es uno de los primeros en realizar, debido a que se obtiene la muestra de una

cantera, de un camino o de una obra y se lleva inmediatamente al laboratorio para su respectivo

análisis, como, tamizado; método el cual se realiza en forma manual o mecánica para obtener

pesos y porcentajes que quedan retenidos o pasan a través de los tamices.

Seguido de esto, se realiza una serie de ensayes que nombraremos seguidamente en

orden.

- 115 -

LÍMITE DE ATTERBERG O DE CONSISTENCIA

(NCH1517- 79)

El objetivo de estos ensayos de identificación es el de conocer cualitativamente desde el

punto de vista de la consistencia, el comportamiento de un suelo dado en función de su humedad

con la cual se podrá trabajar un suelo deforma tal que éste sea capaz de resistir solicitaciones

deformándose sin fallar. Además permite obtener una información cuantitativa del cambio de

volumen que puede experimentar una masa de suelo ante variaciones de temperatura (limite de

contracción).

Dependiendo de su humedad, el suelo puede encontrarse en diferentes estados, cada uno

de los cuales presenta consistencia diferente; estos estados son: sólido, semisólido, plástico, semi-

líquido y líquido.

Atendiendo a lo anterior se pueden definir 3 límites de consistencia:

A. - Límite Líquido (wL o LL): es la humedad del suelo por la cual éste pasa del estado semi-

líquido al plástico.

B. - Límite Plástico (wp o LP): es la humedad del suelo por la cual éste pasa del estado plástico

al semisólido.

C.- Límite de Contracción o Retracción (Wc O LC): es la humedad del suelo por la cual éste

pasa del estado semi-sólido al sólido.

- 116 -

DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO

(NCh 1517/ I-79)

1.- ALCANCE Y CAMPO DE APLICACION

1.1. - Este método establece el procedimiento para determinar el límite líquido de los suelos

mediante el método mecánico. Complementariamente se incluye el método puntual.

1.2. - En general se debe aplicar el método mecánico.

1.3. - El método puntual es aplicable solamente en control de faenas, cuando se ha determinado

previamente la curva de flujo por el método mecánico y cuando las especificaciones particulares

para el suelo a ensayar asilo indiquen. En ningún caso el método puntual es aplicable a la

investigación o estudio de suelo.

Nota 1: Este método es una adopción de la norma NCh 1517 - 79.

2. - TERMINOLOGÍA. -

2.1.- Límite liquido: humedad, expresada como porcentaje de la masa de suelo seco en horno,

de un suelo remoldeado en el límite entre los estados líquido y plástico.

3.- APARATOS.-

3.1.- Plato de evaporación: De porcelana, con un diámetro de aproximadamente 120 mm.

3.2.- Espátula: Con una hoja flexible de aproximadamente 75 mm de largo y 20 mm de ancho.

- 117 -

3.3.- Aparato de límite liquido (ver Fig. 1): Taza de bronce con una masa de 200 ± (20 g)

montada en un dispositivo de apoyo fijado una base de plástico duro de una resiliencia tal que

una bolita de acero de 8 mm de diámetro, dejada caer libremente desde una altura de 25 cm

rebote entre un 75%y un 90%.

3.4.- Acanalador: Combinación de acanalador y calibre, construido de acuerdo con el plano y

dimensiones de uno de los tipos indicados en Fig. 3.

Nota 2: Generalmente se usa el acanalador ASTM si en caso especial se usa el de casagrande se

debe dejar constancia en el informe.

3.5.- Recipientes: Para la muestra de contenido de humedad.

3.6.- Balanza: Con una precisión de 0,01 g.

3.7.- Probeta: Con una capacidad de 25 ml.

3.8.- Horno: Con circulación de aire y con temperatura regulable capaz de mantener a 110 ± 50C,

se recomienda usar el horno a 60°C para no falsear el porcentaje de humedad en suelo que

contiene cantidades de materia orgánica

4.- TAMAÑO DE LA MUESTRA DE ENSAYE.

La muestra de ensaye debe tener un tamaño igual o mayor que 100 g del material que pasa por el

tamiz de 0,5 (ASTM N0 40).

Nota 3: Cuando se efectúa además la determinación del límite de contracción, aumentar el

tamaño de nuestra en la cantidad requerida para dicho ensaye.

- 118 -

5. - AJUSTE Y CONTROL DEL APARATO DE LÍMITE LÍQUIDO.-

5.1.- Ajustar la altura de caída de la taza: se gira la manivela hasta que la taza se eleve a su mayor

altura. Utilizando el calibrador de 10 mm (adosado al ranurador), se verifica que la distancia

entre el punto de percusión y la base sea de 1O mm exactamente. De ser necesario se aflojan los

tornillos de fijación y se mueve el de ajuste hasta obtener la altura de caída requerida, si el ajuste

es correcto se escuchará un ligero campanilleo producido por la leva al golpear el tope de la taza;

si la taza se levanta por sobre el calibre o no se escucha ningún sonido debe realizarse un nuevo

ajuste.

5.2.- Verificar periódicamente los aspectos siguientes:

a) que no se produzca juego lateral de la taza por desgaste del pasador que la sostiene;

b) que los tornillos que conectan la taza con el apoyo estén apretados;

e) que el desgaste de la taza no sobrepase la tolerancia de masa especificada en 3.3.

d) que el desgaste de la base no exceda de 0,1 mm de profundidad. Cuando suceda esto, debe

pulirse nuevamente verificando que se mantienen la resiliencia especificada en 3.3.

e) que el desgaste de los soportes no llegue al punto de quedar apoyados en sus tornillos de

fijación; y

f) que el desgaste del ranurador no sobrepase las tolerancias dimensionales especificadas en la

Fig. 3.

5.3.- Previo a cada ensaye verificar que la taza y la base estén limpias y secas.

- 119 -

6.- ACONDICIONAMIENTO DE LA MUESTRA.-

6.1.- Colocar la muestra en el plato de evaporación. Agregar agua destilada y mezclar

completamente mediante la espátula. Continuar la operación durante el tiempo y con la cantidad

de agua destilada necesarios para asegurar una mezcla homogénea.

6.2.- Curar la muestra durante el tiempo necesario para que las fases líquida y sólida se

mezclen homogéneamente.

Nota 4: En suelos de alta plasticidad este plazo no debe ser menor que 24 h. En suelos de baja

plasticidad este plazo puede ser mucho menor y en ciertos casos puede eliminarse.

7.- MÉTODO MECÁNICO-

7.1.- Colocar el aparato de límite líquido sobre una base firme.

7.2.- Cuando se ha mezclado suficiente agua para obtener una consistencia que requiera

aproximadamente 15 a 20 golpes para cerrar la ranura tomar una porción de la mezcla

ligeramente mayor a la cantidad que se someterá a ensaye.

7.3.- Colocarse esta porción en la taza con la espátula, centrada sobre el punto de apoyo de la

taza con la base; comprimirla y extenderla en la posición indicada en la Fig. 3 mediante la

espátula, evitando incorporar burbujas de aire en la mezcla. Enrasar y nivelar a 10 mm en el

punto de máximo espesor. Reincorporar el material excedente al plato de evaporación.

Nota 5: El nivelado a 10 mm implica un volumen de material de 16 cm3 y una longitud de surco,

medida sobre la superficie nivelada, de 63 mm.

- 120 -

7.4. - Dividir la pasta de suelo pasando el acanalador cuidadosamente a lo largo del diámetro

que pasa por eje de simetría de la taza de modo que se forme una ranura clara y bien delineada de

las dimensiones especificadas. El acanalador de Casagrande se debe pasar manteniéndolo

perpendicular a la superficie interior de la taza. En ningún caso se debe aceptar el

desprendimiento de la pasta del fondo de la taza; si esto ocurre se debe retirar todo el material y

reiniciar el procedimiento. La formación de la ranura se debe efectuar con el mínimo de pasadas,

limpiando el acanalador después de cada pasada.

7.5.- Colocar el aparato sobre una base firme, girar la manivela levantando y dejando caer la taza

con una frecuencia de dos golpes por segundo hasta que las paredes de la ranura entren en

contacto en el fondo del surco a lo largo de un tramo de 10 mm. Si el cierre de la ranura es

irregular debido a burbujas de aire, descartar el resultado obtenido. Repetir el proceso hasta

encontrar dos valores sucesivos que difieran en más de un golpe. Registrar el número de golpes

requerido (N).

7.6.- Retirar aproximadamente 10 g del material que se junta en el fondo del surco. Colocar en

un recipiente y determinar su humedad (w).

7.7.- Transferir el material que quedó en la taza al plato de evaporación. Lavar y secar la taza y

el ranurador.

7.8. - Repetir las operaciones precedentes por lo menos en dos pruebas adicionales empleando el

material reunido en el plato de evaporación. El ensaye se debe efectuar de la condición más

húmeda a la más seca. Al efecto la pasta de suelo se bate con la espátula de modo que vaya

secando homogéneamente hasta obtener una consistencia que requiera de 15 a 35 golpes para

cerrar la ranura.

- 121 -

Nota 6: Se recomienda efectuar este ensaye en cámara húmeda. Si no se cuenta con este equipo

deben tomarse las precauciones necesarias para reducir la evaporación.

8.- EXPRESIÓN DE RESULTADOS. -

8.1.- Calcular y registrar la humedad de cada prueba (w).

8.2.- Construir un gráfico semilogaritmico, con la humedad (w) como ordenada en escala

aritmética y el número de golpes (N) como abscisa en escala logarítmica.

8.3.- Dibujar los puntos correspondientes a los resultados de cada una de las tres (o más)

pruebas efectuada y construir una recta (curva de flujo) que pase tan aproximadamente como sea

posible por dichos puntos.

8.4.- Expresar el límite líquido (WL) del suelo como humedad correspondiente a la intersección

de la curva de flujo con la abscisa de 25 golpes, aproximando al entero más próximo.

9.- MÉTODO PUNTUAL.

9.1.- Proceder de acuerdo con 6 a 7.5., excepto que la muestra debe prepararse para obtener una

consistencia que requiera 20 a 30 golpes para cerrar la ranura. Deben observarse a lo menos dos

resultados consecutivos consistentes antes de aceptar una prueba. Registrar el número de golpes

requerido (N). La nuestra para determinar la humedad debe tomarse sólo para la prueba aceptada.

El ensaye debe efectuarse desde la condición más húmeda a la condición más seca del suelo.

9.2.- Calcular y registrar la humedad de la prueba aceptada (w).

9.3. - El punto obtenido se debe confrontar con la curva de flujo determinada previamente para el

mismo tipo de suelo.

- 122 -

DETERMINACIÓN DEL LÍMITE PLÁSTICO

(NCh 1517/II-78)

1.- ALCANCE Y CAMPO DE APLICACION.

Este método establece el procedimiento para determinar el límite plástico y el índice de

plasticidad de los suelos.

*Este método es una adaptación de la norma NCh 1517/II-78.

2. - TERMINOLOGÍA. -

2.1. - Limite plástico: humedad expresada como porcentaje de la masa de suelo seco en horno,

de un suelo remoldeado en el límite entre los estados plástico y semisólido.

3.-APARATOS.-

3.1.- Plato de evaporación: De porcelana, con un diámetro de aproximadamente 120 mm.

3.2.- Espátula: Con una hoja flexible de aproximadamente 75 mm de largo y 20 mm de ancho.

3.3. Superficie de amasado: Placa de vidrio esmerilado.

3.4. Recipientes: Para muestras de contenido de humedad.

3.5. Balanza: Con una precisión de 0,01 g.

3.6. Probeta: Con una capacidad de 25 ml.

- 123 -

3.7. Patrón de comparación: Alambre o plástico de 3 mm de diámetro.

3.8. Horno: Con circulación de aire y con temperatura regulable capaz de mantenerse a 110 ±

50C, se recomienda usar el horno a 600C, para no falsear el porcentaje de humedad en los suelos

que contienen cantidades de materia orgánica..

4.- TAMAÑO DE LA MUESTRA DE ENSAYE.

Debe tener un tamaño en masa de aproximadamente 20 g.

5.- ACONDICIONAMIENTO DE LA MUESTRA DE ENSAYE. -

5.1. - Si sólo se requiere determinar el límite plástico, tomar la muestra de ensaye del material

completamente homogeneizado que pasa por el tamiz de 0,5 mm (N°40). Colocar en el plato de

evaporación y mezclar completamente con agua destilada mediante la espátula hasta que la pasta

se vuelva suficientemente plástica para moldearla como una esfera.

5.2.- Curar la muestra durante el tiempo necesario para que las fases líquida y sólida se mezclan

homogéneamente.

Nota 1: En suelos de alta plasticidad este plazo no debe ser menos que 24 h. En suelos de baja

plasticidad este plazo puede ser mucho menor y en ciertos casos puede eliminarse.

5.3.- Si se requiere determinar ambos límites, líquido y plástico, tomar la muestra de ensaye de la

porción de suelos acondicionada. Tomar esta muestra de aquella etapa en que la pasta de suelo se

vuelva suficientemente plástica para moldearlo como una esfera. Si el material está seco, agregar

agua destilada y homogeneizar completamente; si está muy húmedo, amasarlo de modo que

seque al contacto con las manos hasta alcanzar la consistencia requerida.

- 124 -

6.-ENSAYE.-

a) tomar una porción de la muestra de ensaye acondicionada de aproximadamente l cm3.

b) amasar la muestra entre las manos y luego hacerla rodar con la palma de la mano o la base del

pulgar sobre la superficie de amasado conformando un cilindro sólo con el peso de mano;

c) cuando el cilindro alcance un diámetro de aproximadamente 3 mm, doblar, amasar nuevamente

y volver a conformar el cilindro;

d) repetir la operación hasta que el cilindro se disgregue al llegar a un diámetro de

aproximadamente 3 mm, en trozos de orden de 0,5 a cm de largo, y no pueda ser reemplazado ni

reconstituido.

Nota 2: Si esta disgregación se produce cuando el cilindro tiene un diámetro mayor que 3 mm,

puede considerarse como un punto final satisfactorio siempre que el material haya podido

conformar previamente un cilindro de 3 mm.

Nota 3: En ningún caso debe procurarse obtener la disgregación exactamente a los 3 mm de

diámetro de cilindro (por ejemplo reduciendo la velocidad y/o la presión del amasado).

e) reunir las fracciones del cilindro disgregado y colocarlas en un recipiente tarado. Determinar y

registrar su humedad (w); y

f) repetir las etapas a) a e) con dos porciones más de la muestra de ensaye.

Nota 4: Se recomienda efectuar las tres determinaciones tratando de conseguir una humedad

ligeramente mayor que el límite, en el límite y ligeramente menor que el límite, respectivamente.

- 125 -

Nota 5: Se recomienda efectuar este ensaye en cámara húmeda. Si no se cuenta con este equipo

deben tomarse las precauciones necesarias para reducir la evaporación.

7.- EXPRESIÓN DE RESULTADOS.-

7.1. - Calcular el límite plástico (Wp) como el promedio de las determinaciones efectuadas sobre

la muestra de ensaye. Dichas determinaciones no deben diferir entre sí en más de 2 puntos.

Cuando no se cumpla esta condición se debe repetir todo el ensaye.

7.2.- Calcular el índice de plasticidad de acuerdo con la fórmula siguiente:

IP = wL – wP

en que:

IP = índice de plasticidad del suelo, %;

wL = limite líquido del suelo, %; y

wP = límite plástico del suelo, %

7.3.- Cuando no pueda determinarse uno de los dos límites (wL o wP), o la diferencia es

negativa, informar el índice de plasticidad como NP (no plástico).

7.4.- Calcular el índice líquido de acuerdo con la fórmula siguiente:

IPww

IL P )( −=

- 126 -

en que:

IL =índice líquido del suelo;

w =humedad (natural) del suelo, %;

wP =límite plástico del suelo, %; e

IP = índice de plasticidad del suelo, %.

7.5.- Calcular el índice de consistencia de acuerdo con la fórmula siguiente:

IPww

IC L )( −=

en que:

IC = índice de consistencia del suelo

WL = límite líquido del suelo, %;

W = humedad (natural) del suelo %, e

IP = índice de plasticidad del suelo, %

8.- PRECISIÓN.-

8.1.- Repetibilidad: Dos resultados obtenidos por un mismo operador sobre la misma muestra,

en el mismo laboratorio, usando los mismo aparatos, y en días diferentes, se considerarán

dudosos si ellos difieren en más de 10% del promedio de ambos.

- 127 -

RELACIÓN HUMEDAD/DENSIDAD – ENSAYE PROCTOR MODIFICADO

(Nch 1534/II 79)

1.- ALCANCE Y CAMPO DE APLICACIÓN.

1.1.- Este método establece el procedimiento para determinar la relación entre la densidad de

un suelo compactado en un molde normalizado mediante un pisón de 4,5 Kg en caída libre desde

una altura de 460 mm, con una energía especifica de compactación de 2,67 J/cm3 (≈27,2 kgf

cm/cm3). En aquellos suelos que no permiten obtener una curva definida de relación

humedad/densidad y que contengan menos de un 12% de partículas menores que 0,080 mm

(ASTM N° 200), se debe determinar la densidad de acuerdo con (NCh 1726-80).

1.2.- Se especifican cuatro alternativas de procedimiento:

a) Método A: Molde de 100 mm de diámetro: material de suelo que pasa por el tamiz de 5 mm;

b) Método B: Molde de 150 mm de diámetro: material de suelo que pasa por el tamiz de 5 mm;

c) Método C: Molde de 100 mm de diámetro: material de suelo que pasa por el tamiz de 20 mm;

y

d) Método D: Molde de 150 mm de diámetro: material de suelo que pasa por el tamiz de 20 mm.

Este método es una adaptación de la norma NCh l534/II-79.

- 128 -

2.- APARATOS.

2.1.- Moldes metálicos y deforma cilíndrica: Pueden estar constituidos por una pieza

completa o hendida por una generatriz, o bien por dos piezas semicilíndricas ajustables. El molde

debe contar con un collar separable de aproximadamente 60 mm de altura. El conjunto de molde

y collar debe estar construido de modo que puedan ajustarse firmemente a una placa base.

Optativamente puede estar provisto de un dispositivo para extraer las muestras compactadas en el

molde (extrusor). Los moldes deben tener las dimensiones y capacidad volumétrica que se indica:

2.1.1.- Molde de 100 mm de diámetro nominal: con una capacidad (V) de 0,944 ± 0,008 litros,

con un diámetro interno de 101,6 ± 0,04 mm y una altura de 116,4 ± 0,1 mm (Ver Fig.).

2.1.2.- Molde de 150 mm de diámetro nominal: con una capacidad (V) de 2.124 ± 0,021 litros,

con un diámetro interno de 152.4 ± 0,7 mm y, una altura de 116,4 ± 0,1 mm (Ver Fig.).

2.2.- Pisón Metálico: Con una cara circular de 50 ± 0,2 mm de diámetro y con una masa de

4.500 ± 10 g. Debe estar equipado por una guía tubular para controlar la altura de caída de 460 ±

12 mm. La guía debe tener a lo menos 4 perforaciones no menores a 10 mm ubicadas a 20 mm de

cada extremo, separadas en 90° entre sí. y dejar una holgura suficiente para no restringir la caída

del pisón'

Nota 1: Se pueden emplear otros tipos de pisón, siempre que se obtenga la misma energía

especifica de compactación y siempre que se calibre con varios tipos de suelo de modo de obtener

los mismos resultados de relación, humedad/densidad.

2.3.- Probetas Graduadas: Una con 50 cm3 de capacidad graduada a 5 cm3 y otra de 250 cm3

de capacidad graduada a 2.5 cm3.

- 129 -

2.4.- Balanza: Una con 10 kilos de capacidad y una precisión de 5 g, y otra con 1 kilo de

capacidad y con una precisión de 1 g.

2.5.- Horno: Con temperatura regulable y circulación de aire.

2.6.- Regla de acero: De 300 mm y con un canto biselado.

2.7.- Tamices: De 50, 20 y 5 mm de abertura nominal. Los tamices serán tejidos de alambre de

abertura cuadrada.

2.8.- Herramientas de Mezclado: Paila para mezclado, cuchara, llana, espátula, etc, o un

dispositivo mecánico para mezclado.

3.- CALIBRACIÓN DEL MOLDE.-

3.1.- Pesar y registrar la masa del molde vacío sin collar (mm) aproximando a 1 g.

3.2.- Determinar la capacidad volumétrica del molde como sigue:

a) Colocar glicerina u otro material impermeabilizante en la unión entre el cilindro y la placa base

y ajustarlos firmemente sin el collar;

b) Colocar el molde sobre una base firme, plana y horizontal;

c) Llenar el molde con agua a temperatura ambiente y enrasar con una placa de vidrio,

eliminando burbujas de aire y exceso de agua;

d) Determinar la masa de agua que llena el molde (mW) aproximando a 1 g;

- 130 -

e) Medir la temperatura del agua y determinar su densidad (Pw) de acuerdo con la tabla 1

interpolando si fuese necesario;

TABLA 1

Densidad del agua según su temperatura

TEMPERATURA °C

DENSIDAD Kg/m3 (g/l)

16 18 20 23 26 29

999.09 998,59 998,20 997,54 996,58 995,94

f) Determinar y registrar la capacidad volumétrica aproximando a 1 cm3 (1 ml), dividiendo

la masa de agua que llena el molde por su densidad igual: V= mw/Pw.

4.- EXTRACCIÓN DE MUESTRAS.-

Las muestras se deben obtener de acuerdo con lo indicado por la especificación técnica

correspondiente en el caso de controles de obra, o lo indicado por el profesional responsable en el

caso de una prospección.

5.- PREPARACIÓN DE MUESTRAS.-

5.1.- Secar la muestra al aire o en horno a una temperatura menor que 600C hasta que se vuelva

desmenuzable. Disgregar entonces los terrones evitando reducir el tamaño natural de las

partículas.

5.2.- Pasar por el tamiz de 5 mm para los métodos A y B y el tamiz de 20 mm para los métodos

C y D, respectivamente. Descartar el material retenido

- 131 -

Nota 2: Si en el método D (molde de 150 mm) es conveniente mantener el porcentaje de material

grueso (que pasa por el tamiz de 50 mm y retenido en el tamiz de 5 mm) del material original,

proceder como sigue:

Determinar por tamizado el porcentaje de material que pasa por el tamiz de 50 mm y

retenido en el tamiz de 20 mm;

Reemplazar dicho material por una masa igual de material que pasa por el tamiz de 20

mm y retenido en 5 mm, tomada la porción no utilizada de material original.

6.- TAMAÑO DE LA MUESTRA DE ENSAYE.-

Del material preparado según el capítulo 5, obtener un tamaño de muestra de ensaye de

acuerdo con la tabla N° 2.

TABLA 2 -Tamaño de la muestra de ensaye

Molde

Mm

Método

Masa Mínima de la Muestra

g

Masa Aprox. de Muestra para cada

Determinación g

100 150

A y C B y D

15.000 30.000

3.000 6.000

7.- ACONDICIONAMIENTO DE LA MUESTRA DE ENSAYE.-

7.1.- Homogeneizar el material de la muestra de ensaye y, separar en 5 fracciones del tamaño

indicado en la tabla 2.

7.2.- Mezclar completamente cada fracción por separado con agua suficiente para que las

humedades alcanzadas por las 5 fracciones varíen aproximadamente 2 puntos porcentuales entre

sí y que se distribuyan alrededor de la humedad óptima (Wo)

- 132 -

7.3.- Curar cada fracción durante el tiempo necesario para que las fases líquida y sólida se

mezclen homogéneamente.

Nota 3: En suelos de alta plasticidad este plazo no debe ser menor de 24 h. En suelo de

plasticidad medía bastará con 3 h, y en los de plasticidad nula, con 30 mm.

8.-ENSAYE.-

8.1.- Colocar el molde con su collar sobre una base firme, plana y horizontal (tal como la

provista por un cubo o cilindro de hormigón de 90 kilos o más).

8.2.- Llenar el molde con una de las fracciones de muestra como sigue:

a) Colocar una capa de material de aproximadamente un quinto de la altura del molde más el

collar;

b) Compactar la capa con 25 golpes de pisón uniformemente distribuidos en el molde de 100 mm

(método A y C) y 56 golpes en el molde de 150 mm (método B y D);y

c) Repetir 4 veces las operaciones a) y b) escarificando ligeramente las superficies compactadas

antes de agregar una nueva capa. Al compactar la última capa debe quedar un pequeño exceso de

material por sobre el borde del molde.

8.3.- Enseguida de compactar; retirar el collar y enrasar cuidadosamente con la regla al nivel de

borde del molde. Los agujeros superficiales resultantes de la remoción de partículas gruesas en el

enrasado, deben retaparse con material más fino.

8.4.- Pesar el molde con el suelo compactador, restar la masa del molde determinando la masa

de suelo compactado que llena el molde (n). Registrar aproximadamente a 1 g.

- 133 -

8.5.- Determinar la densidad humedad del suelo compactado (Ph) dividiendo la masa de suelo

compactado que llena el molde por la capacidad volumétrica de molde:

Ph = m/V

8.6.- Retirar el material del molde y extraer 2 muestras representativas del suelo compactado.

Colocar en recipientes herméticos y efectuar 2 determinaciones de humedad de acuerdo con NCh

1515 - 79. Registrar el promedio de ambas determinaciones como humedad del suelo compactado

(W).

8.7.- Repetir las operaciones 8.2 a 8.6. con cada una de las fracciones restantes hasta que haya

un decrecimiento en la densidad húmeda del suelo, con un mínimo de 5 determinaciones. El

ensaye se debe efectuar de la condición más seca a la más húmeda.

9.- EXPRESIONDE RESULTADOS.-

9.1.- Densidad Seca: Calcular la densidad seca del suelo compactado para cada determinación de

acuerdo con la, formula siguiente.

Pd = 100

100+W

Ph

En que:

Pd = Densidad seca del suelo compactado, kg/m3;

Ph = Densidad humedad del suelo compactado, kg/m3'. y

W = Humedad del suelo compactado, %.

- 134 -

9.2.- Relación humedad/densidad

9.2.1.- Construir un gráfico con la densidad seca del suelo compactado como ordenada y la

humedad como abscisa.

Nota 4: Se recomienda incluir en el gráfico la curva paramétrica correspondiente al 100% de

saturación para la densidad de partículas sólidas del suelo ensayado, determinada según NCh

1532 - 80.

9.2.2.- Registrar los puntos correspondientes a cada determinación y construir una curva

conectando dichos puntos.

9.2.3.- Expresar la humedad óptima (Wo) como la correspondiente al punto máximo de la curva.

9.2.4.- Expresar la densidad seca máxima (Pd máx.) como la correspondiente a la humedad

óptima.

10. - POSIBLES ERRORES.

10.1- Existencia de grumos en el suelo compactado.

10.2.- Mezcla incompleta de suelo y agua.

10.3.- Mala determinación de la cantidad de agua a agregar a cada muestra.

10.4.- Falta de uniformidad en la distribución del e fuerzo de compactación.

10.5.- Muestra no representativa para determinación de la humedad.

- 135 -

10.6.- Número de puntos insuficiente para la determinación de la humedad óptima y la densidad

seca máxima.

10.7.- Re-uso del suelo para determinaciones sucesivas.

10.8- Volumen incorrecto del molde.

10.9.- Espesores muy distintos de las capas compactadas.

10.10.- Errores de pesadas.

10.11.- Altura de caída del pisón incorrecta.

10.12.- Mala ejecución de la compactación, el pisón debe dejarse caer sin presionarlo contra la

superficie del suelo.

10.13.- Molde de compactación descansado sobre una superficie inadecuada.

10.14.- Mala determinación de la humedad de la muestra.

10.15.- Mala ejecución del gráfico.

- 136 -

COMENTARIO

En este ensaye, se debe conocer una dosificación del material a utilizar, para poder

representar en el laboratorio lo que ocurre realmente en el terreno de obra.

Lo que se persigue con este ensayo, es conocer la máxima densidad, que se puede obtener

en relación de la humedad, esta ultima se va variando para obtener la humedad optima con la que

alcanzaremos la mayor densidad del terreno, lo que se traduce en que el suelo, ha disminuido la

relación de vacío. Finalmente se expresa con un gráfico en la cual en las abscisa se encuentra la

humedad y en las ordenadas la densidad.

La realización de este ensayo, es colocar en un molde normalizado, capas de material,

luego se compacta con un pisón el cual también esta normalizado, al compactar el suelo se esta

representando lo que ocurre en un a obra.

- 137 -

DENSIDAD DE SOPORTE CALIFORNIA (ENSAYE C.B.R.)

(NCh 1852-81)

El método C.B.R. (sigla formada por las iniciales de California Bearing Ratio, es decir

Razón de Soporte California). Es el más usado actualmente para el diseño de pavimentos y está

definido como la fuerza requerida para que un pistón normalizado penetre a una profundidad

determinada, expresada en porcentaje de fuerza necesaria para que el pistón penetre a esa misma

profundidad y con igual velocidad en una probeta normalizada constituida por una muestra patrón

de chancado.

Debido a que el comportamiento del suelo varía con su grado de alteración, normalmente

se distinguen los siguientes ensayos C.B.R..

A) Determinación del C.B.R. de suelos perturbados;

a) Gravas y arenas.

b) Suelos cohesivos, poco plásticos y poco o nada expansivos.

c) Suelos cohesivos y expansivos.

B) Determinación del C.B.R de suelo inalterados.

C) Determinación del C.B.R.. "in situ".

El ensayo A) es el más común y el que necesita más control de laboratorio, además de

existir varias alternativas para realizarlo, las cuales son:

- 138 -

+ Ensayo de penetración sin saturación.

+ Ensayo de penetración con saturación normal.

+ Ensayo de penetración con saturación completa.

Estas alternativas también son aplicables al método B.

En el ensayo de penetración sin saturación, inmediatamente después determinada la

compactación, se realiza la penetración; en el segundo caso el ensayo de penetración con

saturación normal la probeta se sumerge en un tanque con agua durante 96 horas (4 días) y en

ensayo con saturación completa, la inmersión de la probeta dura hasta que no haya más

hinchamiento, esto es, cuando dos lecturas en el dial comparador, hechas con 24 horas de

intervalo difieran en menos de 0.03 mm.

Se tiene entonces, que en el caso de suelos cohesivos se podrá moldear las probetas con

energía de compactación correspondientes a 10,25 y 56 golpes por capa y con los respectivos

contenidos óptimos de humedad, con esto se logra el establecimiento de relaciones entre la

compactación, la humedad y el C.B.R. correspondiente, de manera que un valor C.B.R. pueda ser

escogido en base a su densidad y humedades previstas para la compactación en terrenos.

1.-ALCANCE Y CAMPO DE APLICACIÓN.

1.1.- Este método de ensaye establece un procedimiento para determinar la razón de soporte de

suelos y agregados cuando son compactados en laboratorio, con la humedad óptima y niveles de

compactación variable.

Nota 1: Este procedimiento se denomina usualmente Ensayo C.B.R. (por California Bearing

Ratio).

- 139 -

1.2,- Este método se aplica a la evaluación de la calidad relativa de suelos subrasante, y

algunos materiales de subbase y bases granulares.

1.3.- Este ensaye es aplicable a suelos que contengan solamente cantidad de material que pasa por

el tamiz de 50 mm. y retenido 20 mm.

Nota 2: En general se recomienda que esta fracción no exceda del 20%.

+ Este método es una adaptación de la norma NCh 1852-81

2.- APARATOS.-

2.1.- Prensa de ensaye: Con una capacidad mínima de 44 KN equipada con una cabezal o base

movible que se desplace a una velocidad uniforme y sin pulsaciones de 1,25 mm/mim, para

presionar el pistón de penetración en la probeta. El aparato debe estar equipado con un

dispositivo indicador de carga con lecturas de 50 N o menos.

2.2.- Molde (Ver figura 1): Metálico, cilíndrico con un diámetro interno de 152,4 ± 0,7 mm y

una altura de 177,8 ± 0,1. debe tener un collar de extensión metálica de 50,8 mm de altura y una

placa base metálica de 9,5 de espesor con perforaciones de un diámetro igual o menor de 1,60

mm.

2.3.- Disco espaciador: Metálico, cilíndrico, con un diámetro de 150,8 mm y una altura de

61,4 mm.

2.4.- Pisón: Que cumpla con lo especificado en NCh 1534/I y II-79. También pueden utilizarse

apisonadores automáticos o el apisonador con pesas deslizable indicado en figura 2, siempre que

el efecto de compactación que ofrecen sea el mismo que proporcionan los pisones normalizados.

- 140 -

2.5.- Aparatos para medir la expansión: Compuesto por:

a) Una placa metálica provista de un vástago ajustable de metal, con perforaciones de un

diámetro igual o menor que 1,6 mm; y

b) Un trípode metálico para sujetar el calibre comparador con indicador de dial (ver figura 1).

2.6.- Carga: Una carga metálica anular, y varias cargas metálicas ranuradas con una masa de

2,27 Kg cada una, de 149,2 mm de diámetro con una perforación central de 54 mm de diámetro

(ver fig. 1).

2.7.- Pistón de penetración: Metálico de 50 ± 0,5 mm de diámetro y no menor de 100 mm de

largo. Si desde un punto de vista operacional resultará más ventajoso usar un pistón de mayor

longitud, se puede usar el pistón más largo (ver fig 1).

2.8- Calibre: Dos deformómetros, comparadores con indicador de dial, con graduaciones de

0,01 mm.

2.9.- Herramientas y accesorios: Otros aparatos de uso general, tales como un bol para

mezclas, reglas, balanzas, depósitos para remojar, horno, papel filtro y platos.

3.- MUESTRAS.-

3.1.- Preparar una muestra de acuerdo con NCh 1534/II y II-79 de un tamaño mayor o igual a

56 Kg. Seleccionar una porción representativa que pese aproximadamente 35 Kg. para el ensaye

de humedad-densidad y dividir el resto de la muestra en tres porciones representativas de un peso

aproximado de 7,0 Kg. cada una.

- 141 -

4.- RELACIÓN HUMEDAD - DENSIDAD.-

4.1.- Usando la porción de 35 Kg determinar el contenido óptimo de las humedad y la densidad

máxima compactada seca de acuerdo con NCh 1534/I y II-79, método B o D.

5.- PREPARACIÓN DE PROBETAS.-

5.1.- Normalmente se compactan tres probetas en un rango de un 90% a 100% de la densidad

máxima compactada seca determinada en la sección 5.

5.2.- Mezclar, homogéneamente, cada una de las tres porciones con agua hasta obtener el

contenido óptimo de humedad determinado en sección 5. Si se desea un período de curado

colocar la mezcla en un dispositivo tapado hasta obtener una distribución uniforme de humedad.

Nota 3: En suelos de alta plasticidad el plazo de curado no debe ser menor que 24 h. En suelos de

baja plasticidad este plazo puede ser mucho menor y en cientos casos, puede eliminarse.

5.3.- Colocar el disco espaciador sobre la placa base. Fijar el molde, con un collar de extensión,

sobre dicha placa y colocar un disco de papel filtro grueso sobre el espaciador.

5.4. Compactar cada una de las porciones de suelo húmedo en el molde, en un número de

capas igual al de las probetas usadas en el ensayo de humedad-densidad. Cada probeta se debe

compactar con distinta energía de tal manera que la densidad en la cuál se desee determinar la

razón de soporte quede entre las densidades de dos probetas.

- 142 -

Nota 4: Generalmente se utilizan probetas compactadas con 56, 25 y 10 golpes. Si la densidad en

la cual se desea determinar el C.B.R. es menor que la del molde de 10 golpes se debe

confeccionar otra probeta con menor energía.

5.5.- Determinar el contenido de humedad al comienzo y al final del procedimiento de

compactación (2 muestras). Cada muestra de contenido de humedad debe pesar como mínimo

100 gr. para suelos finos y 500 gr. para suelos gruesos.

5.6.- Si las muestras no se van a someter a inmersión, obtener la muestra para determinación de

humedad de una de las caras cortadas después de efectuar la penetración, según se indica en

párrafo 6.6. -

Nota 5: En zonas desérticas, en que se asegure que las precipitaciones anuales sin inferiores a 50

mm, o no nieva, se puede eliminar la inmersión.

5.7.- Retirar el collar de extensión y enrasar cuidadosamente el suelo compactado con la regla

al nivel del borde del molde. Rellenar con material de tamaño menor cualquier hueco que pueda

haber quedado en la superficie por eliminación de material grueso.

5.8.- Sacar la placa base perforada y el disco espaciador y pesar el molde con el suelo

compactado. Restar la masa del molde determinando la masa del suelo compactado (m). Registrar

aproximando a 1 g.

5.9.- Determinar la densidad de la muestra antes de la inmersión, dividiendo la masa de suelo

compactado con la capacidad volumétrica del molde;

P = m/V

Registrar aproximando a 0,01 g/cm3.

- 143 -

5.10.- Colocar un disco de papel filtro grueso sobre la placa base perforada, invertir el molde y

fijarlo a la placa base perforada, con el suelo compactado con el papel filtro.

Nota 6: Cuando hay riesgo de disgregación del suelo compactado en el molde, éste debe pesarse

junto con la placa base. En este caso deben restarse tanto la masa del molde como la de la placa

base para determinar m.

5.11.- Colocar el vástago ajustable y la placa perforada sobre la probeta de suelo compactado y

aplicar las cargas hasta producir una sobrecarga igual a la ejercida por el material de base y el

pavimento, redondeando a múltiplos de 2,27Kg, y en ningún caso debe ser menor que 4,54 Kg

5.12.- Si la muestra va a ser sometida a inmersión, colocar el molde con las cargas en agua,

permitiendo el libre acceso del agua a la parte superior e inferior de la probeta. Tomar mediciones

iniciales para la expansión o asentamiento y dejar la probeta en remojo durante 96 h.

Mantener la muestra sumergida a un nivel del agua constante durante este periodo.

Nota 7: Para suelos de grano fino o suelos granulares que absorben humedad fácilmente se

permite un periodo de inmersión más corto, pero no menor de 24 h, si se demuestra mediante

ensaye que el periodo más corto no afecta los resultados.

5.13.- Al término del periodo de inmersión tomar las mediciones finales de la expansión y

calcularla como un porcentaje de la altura inicial de la probeta:

Porcentaje de expansión = expansión en mm x 100 116,4

5.14.- Sacar el agua libre dejando drenar la probeta a través de las perforaciones de la placa base

durante 15 min. Cuidar de no alterar la superficie de la probeta mientras se saca el agua. Puede

ser necesario inclinar la probeta para sacar el agua superficial.

- 144 -

5.15.- Retirar las cargas y la placa base perforada. Pesar el molde con el suelo. Restar la masa del

molde determinando la masa del suelo compactado después de la inmersión (mi). Registrar

aproximando a 1 g.

5.16- Determinar la densidad de la muestra después de la inmersión dividiendo la masa de suelo

compactado por la capacidad volumétrica del molde:

Pi = mi/V

Registrar aproximando a 0,01 g/cm3.

6.-PENETRACIÓN.

6.1.- Colocar sobre la probeta la cantidad suficiente de cargas para producir una sobrecarga

igual a la ejercida por el material de base y el pavimento redondeando a múltiplos de 2,27 Kg y

que en ningún caso debe ser menor que 4,54 Kg. Si la probeta ha sido previamente sumergida, la

sobrecarga debe ser igual a la aplicada durante el periodo de inmersión.

Para evitar el solevantamiento del suelo en la cavidad de las cargas ranuradas se coloca en

primer lugar la carga anular sobre la superficie del suelo, antes de apoyar el pistón de

penetración. y luego se colocan las cargas restantes.

6.2.- Apoyar el pistón de penetración con la carga más pequeña posible, la cual no debe

exceder en ningún caso de 45 N. Colocar los calibres de tensión y deformación en cero. Esta

carga inicial se necesita para asegurar un apoyo satisfactorio del pistón y debe considerarse como

carga cero para la determinación de la relación carga - penetración.

Nota 8: En el caso de emplear anillos deformables, el calibre medidor de profundidad debe estar

adosado directamente al pistón de penetración y apoyado en el borde del cilindro.

- 145 -

6.3.- Aplicar la carga en el pistón de penetración de manera que la velocidad sea de 1.25 mm por

minuto.

6.4.- Anotar las lecturas de la carga en los siguientes niveles de penetración:

0,65 - 1,25 - 1,9 - 2,5 - 3,1 - 3,75 - 4,4 - 5 - 7,5 - 10,0 - 12,5 milímetros.

Nota 9: Para equipos en diales en pulgadas estos intervalos corresponden aproximadamente a:

0,025 - 0,050 - 0,075 - 0,100 - 0,125 - 0,150 - 0,175 - 0,200 - 0,300-0,400 y 0,500 pulgadas.

6.5.- Anotar la carga y penetración máxima si esto se produce para una penetración menor que

12,7 mm.

Nota 10: Las lecturas de carga y penetración de 10,00 mm y 12,5 mm pueden omitirse.

6.6.- Sacar el suelo del molde y determinar la humedad de la capa superior en un espesor de 25

mm. Sacar una muestra para determinar la humedad que comprenda toda la altura del molde si se

desea determinar la humedad promedio. Cada muestra para determinación de humedad debe

tener un tamaño igual o mayor que 100 g en suelos de grano fino e igual o mayor que 500 g en

caso de suelos granulares.

7.- EXPRESIÓN DE RESULTADOS.-

7.1.- Curva de tensión - penetración: Calcular las tensiones de penetración en Mega Pascales

y trazar la curva en un gráfico de tensión - penetración. En algunos casos esta curva puede tomar

inicialmente la forma cóncava hacia arriba debido a irregularidades de la superficie u otras

causas. En dichos casos el punto cero debe corregirse trazando una recta tangente a la mayor

pendiente de la curva y trasladando el origen al punto en que esta tangente corta la abscisa.

- 146 -

7.2.- Razón de Soporte: Empleando los valores de tensión corregidos tomados de la curva

tensión-penetración para 2,5 mm y 5 mm de penetración, calcular las razones de soporte para

cada una de ellas, dividiendo las tensiones corregidas por las tensiones normales de 6,9 MPa y

10,3 MPa. Calcular la razón de soporte para la carga máxima si la penetración es menor que 5

mm, interpolando la tensión normal.

Para los suelos de tipo A-1, A-2-4 y la A-2-6, la razón de soporte se calcula para 5 mm de

penetración.

Los suelos de tipo A-4, A.5, A-6, A-7, cuando la razón correspondiente a 5 mm es mayor

que a 2,5 mm, confirmar el resultado a través de la información obtenida en ensayes previos o en

su defecto repetir el ensaye. Si los ensayes previos o el ensaye de chequeo entregan un resultado

similar, emplear la razón de soporte correspondiente a 5 mm de penetración.

Para los suelos de tipo A-3, A-2-5 y A-2-7, el procedimiento a aplicar debe quedar a

criterio del ingeniero responsable del estudio.

7.3.- Usando los datos obtenidos para las 3probetas, dibujar una curva "Razón de Soporte-

Densidad seca de compactación" tal como se muestra en la Fig. 4. Se puede determinar así la

razón de soporte que corresponde a una densidad seca preestablecida.

7.4.- CALIBRACION ANILLO C.B.R.:

De O a 50 div.: F(Kgf.) = 3.733 x X

De 50 a 700 div.: F(Kgf.) = 3.603 x X + 10

Donde: F= Fuerza en Kgf.

- 147 -

X=Lectura del Dial de carga en divisiones

8.- POSIBLES ERRORES.-

8.1.- Realización del ensayo sobre muestras no representativas.

8.2.- Mala determinación de la cantidad de agua a agregar a cada fracción de suelo.

8.3.- Mala compactación del suelo.

8.4.- Mala homogenización de la muestra

8.5.- Mala determinación de la densidad y humedad de la probeta (errores en las pesadas).

8.6.- Sobrecargas no especificadas en la determinación de las propiedades expansivas.

8.7.- Mal montaje del trípode en borde del molde, lo que lleva a errores en las lecturas de

hinchamiento.

8.8.- Mal montaje del dial comparador.

8.9.- Mala saturación de la probeta (el agua debe circular libremente por la base de ésta).

COMENTARIO

Se realiza este ensayo con una instrumento llamado prensa de C.B.R. (sigla americana;

Razón de Soporte California), en el cual se deposita un molde con material compactado con

pisón. Estos moldes, previamente se mantuvieron sumergidas por un lapso de tiempo

- 148 -

determinado en piscinas con agua, con el fin de representar las condiciones más adversas que

estarán sometidos los suelos de una obra.

Esta prensa simula las cargas que tendrá que resistir el suelo, mediante un pisón que

penetrara el suelo se la probeta, este se manipula con una manivela que se gira, en función del

tiempo, luego se van registrando las vueltas con la penetración que esta siendo sometida.

Finalmente se determina la humedad del suelo ensayado y con los datos obtenidos, se

procede a diseñar una curva de tensión – penetración.

- 149 -

ANEXO II

- 150 -

8.102.14 SUELOS: METODO DE ENSAYE DE PLACA DE CARGA NO REPETIDA

(SUELOS Y PAVIMENTOS FLEXIBLES) (LNV 98)*

1.- Alcances y Campo de Aplicación. Este método trata el procedimiento de ensayes de placa

de carga estática no repetida sobre subrasantes, capas de pavimento flexibles y suelos, tanto en

estado natural como compactados, con objeto de proporcionar información para su uso en

evaluación y diseño de pavimentos de tipo rígido o flexible de carreteras y aeropuertos. Además

dichos resultados pueden utilizarse para calcular asentamientos productos de cargas transmitidas

por fundaciones.

*El Método 8.102.14 (LNV 98) es una adaptación de la norma AASHTO T 222-81.

2.- Terminología.

2.1 Deflexión. Descanso vertical de una superficie debido a la aplicación de una carga sobre

ella.

2.2 Deflexión Residual. Diferencia entre .1 nivel original de una superficie y su posición final

a consecuencia de la aplicación y retiro de una o más cargas en la superficie.

2.3 Deflexión Elástica. Recuperación de la deformación vertical que tiene lugar cuando la

carga se retire de la superficie.

3.- Equipo.

3.1 Equipos de Ensaye en Terreno. El equipo necesario para ensayes en terreno, es el

siguiente:

a) Sistema de reacción, como un camión o remolque o una combinación de ambos; un

- 151 -

marco anclado, u otra estructura pesada con suficiente masa para producir la reacción

deseada sobre la superficie por ensayar. El peso muerto por emplear será de a lo menos

12 Mg. Los puntos de apoyos (ruedas en caso de los vehículos) deberán estar a lo menos

a 2,5 m de la circunferencia de la placa de carga de mayor diámetro usada.

b) Conjunto hidráulico de carga con dispositivo de apoyo esférico, capaz de aplicar y

retirar la carga en incrementos. La gata deberá tener la capacidad suficiente para aplicar

la carga máxima necesaria y estar equipada con un medidor calibrado con precisión

suficiente para indicar la magnitud de la carga aplicada.

c) Un juego de placas de ensaye circulares de acero, de no menos de 25 mm de espesor,

confeccionadas de modo de poder disponerse en forma piramidal para asegurar su

rigidez y de diámetros que varíen entre 150 y 760 mm (6 a 30”). Los diámetros de las

placas adyacentes en la disposición piramidal no deberá exceder los 150 mm. Placas de

aleación de aluminio de 40 mm de espesor pueden ser usadas en lugar de las placas de

acero.

Nota 1: Se recomienda un mínimo de cuatro placas de diferentes tamaños para ensayes

con fines de evaluación y diseño de pavimentos. Pera evaluar únicamente, se

puede usar una placa simple que proporcione un área igual a la de contacto del

neumáticos y que corresponde a la combinación más crítica de carga por rueda y

presión de inflado que pueda considerarse. Con objeto de obtener Información

referente a la variación del soporte (por ejemplo la determinación del soporte

relativo de un terreno a través de un período anual) puede emplearse una placa

simple, cualquiera de las indicadas.

d) Tres o más diales micrométricos, graduados en unidades de 0,025 mm (0,001”) y

capaces de registrar una deflexión acumulada de a lo menos 25 mm u otro aparato

- 152 -

equivalente para medir deflexiones.

e) Una viga porte dial sobre la que se montan los diales micrométricos. La viga se

compone de un tubo o cañería de 60 mm de diámetro o de un ángulo de acero de 75 x 75

x 6 mm o equivalente de un largo mínimo de 4,75 m. Debe apoyarse en soportes

ubicados a más de 2,0 m del borde de la placa de ensaye o rueda más cercana, o soporte.

El sistema completo de medición de deflexión debe protegerse adecuadamente de los

rayos directos del sol.

f) Equipos varios, incluyendo un nivel de burbuja para preparar la superficie por ensayar,

así como las herramientas necesarias para operar el equipo y cortar una probeta de suelo

no perturbado en un anillo de ensaye de consolidación. Balanzas, hornos y diversas

herramientas para hacer determinaciones del contenido de humedad.

4.- Procedimiento de Ensaye en Terreno.

4.1 Preparación del Area de Ensaye. Donde deba realizarse un ensaye de carga no confinado,

despeje el área de suelo a ser ensayada hasta la cota deseada de la superficie subrasante. El área

despejada deberá ser a lo menos el doble del diámetro de la placa para eliminar sobrecargas o

efectos de confinamiento. Si la subrasante va a ser construida con material de relleno, construya

un terraplén de prueba de por lo menos 0,75 m de altura, usando el mismo material a emplear en

el relleno, compactado con el contenido de humedad y a la densidad que se requiera para la

construcción. Retire del área a ser ensayada cualquier material suelto y déjela nivelada; tenga

mucho cuidado en no perturbar el suelo en el área de ensaye, especialmente en caso de materiales

granulares.

Para ensayes confinados, el diámetro del área circular de excavación deberá ser el suficiente

para que permita acomodar la placa de ensaye seleccionada.

- 153 -

Centre cuidadosamente la placa del diámetro seleccionado bajo el dispositivo de reacción.

Acomode las placas de diámetros menores restantes concéntricas con y sobre la placa principal;

ajuste el nivel de la placa de ensaye con una capa delgada de arena y yeso o arena fina, usando la

mínima cantidad de material necesario para lograr un apoyo uniforme. Para prevenir pérdidas de

humedad del terreno durante la prueba de carga, cubra el terreno expuesto hasta 2 m de la

circunferencia de la placa de ensaye con plástico o papel impermeable.

4.2 Disposición de Elementos de Ensaye. Apoye la placa soportante de 760 mm de diámetro

sobre la arena o yeso; gire y mueva la placa sucesivamente para proporcionar un apoyo uniforme.

Centre las placas de 610 mm y 457 mm de diámetro sobre la placa de 760 mm de diámetro y

centre la gata hidráulica sobre la placa de 457 mm de diámetro.

Si es necesario suplir, arme un dispositivo (cajón) entre la placa superior y la gata. Si se usa

un anillo de acero para medir la carga, colóquelo entre la gata y la rótula, la que a su vez, se

apoya contra el dispositivo de reacción de carga. Por razones de seguridad no deben emplearse

suples entre la rótula y el dispositivo de reacción. El dispositivo de reacción de carga debe ser lo

suficientemente largo de modo que sus soportes queden a lo menos a 2,5 m de la placa

soportante. Una viga de acero entre dos camiones cargados proporciona un buen dispositivo de

reacción.

Use tres diales micrométricos para medir la deformación del suelo bajo la acción de la

carga. Coloque estos micrómetros de modo que sus vástagos queden apoyados sobre la placa de

760 mm de diámetro, a no más de 6 mm del borde exterior y dispuestos a 120~ unos de los otros.

Asegure los micrómetros a una estructura cuyos soportes estén a lo menos 2 m del borde de la

placa de ensaye.

- 154 -

4.3 Asentamiento del Equipo. Emplear uno de los siguientes procedimientos iniciales:

a) El procedimiento de asentamiento Nº 1 consiste en apoyar el sistema de carga y la placa

soportante mediante la aplicación de una carga de 3,2 kN (7 kPa), cuando el espesor de

diseño del pavimento sea menor que 380 mm o una carga de 6,4 kN (14 kPa), cuando el

espesor de diseño del pavimento sea de 380 mm o más. Deje la carga de apoyo hasta que

prácticamente se haya producido la deformación total. Luego tome una lectura en los tres

diales micrométricos, los cuales se registran como la lectura “cero”; la carga de apoyo

también es considerada como carga “cero”. Se puede emplear una carga cíclica, menor a

la carga de asentamiento, para asegurar un buen apoyo de los aparatos y de la placa de

ensaye.

b) El procedimiento de asentamiento N” 2 consiste en que después que el equipo haya sido

instalado adecuadamente, con toda la carga muerta (gata, placas, etc.) actuando, se

asienta la placa de ensaye y el conjunto con una rápida aplicación y descarga de una

carga suficiente para producir una deflexión de no menos de 0,25 mm y no mayor que

0,50 mm, indicada por los diales. Cuando las agujas de los diales se estabilicen, luego de

la descarga, se reasientan las placas con la aplicación de la mitad de la carga registrada

que produjo la deflexión entre 0,25 mm y 0,50 mm. Cuando las agujas de los diales se

hayan estabilizado nuevamente, ajuste cuidadosamente cada dial a su marca “cero”.

4.4 Procedimiento de Carga. Sin retirar la carga de asentamiento, prosiga con los

procedimientos de aplicación de carga indicados en 4.3 a) y b).

a) En el procedimiento de aplicación de carga Nº 1, aplique las cargas a una velocidad

moderada en incrementos uniformes. La magnitud de cada incremento de carga será la

que permita registrar un número suficiente de puntos de carga - deflexión (no menos de

seis), de modo de poder trazar con precisión una curva carga - deflexión. Después que

- 155 -

cada incremento de carga ha sido aplicado, mantenga hasta lograr una razón de deflexión

de no más de 0,25 mm por minuto, para 3 mm consecutivos.

Registre la carga y las lecturas finales para cada incremento de carga; continúe este

proceso hasta obtener la deflexión total deseada o hasta que alcance la capacidad de

carga del equipo, lo que ocurra primero. En este punto mantenga la carga hasta que el

aumento de la deflexión no exceda a 0,025 mm por minuto durante tres minutos

consecutivos. Registre la deflexión total, después disminuya la carga hasta el valor

empleado para ajustar en cero los diales y mantenga esta carga hasta que la razón de

recuperación no exceda 0,025 mm para tres minutos consecutivos. Registre la deflexión

a la carga de ajuste “cero”.

Promedie cada conjunto de lectura y registre ese valor como la lectura del asentamiento

promedio.

b) En el procedimiento de aplicación de carga Nº 2, aplique dos incrementos de carga de 16

kN (35 KPa) en cada incremento, manteniéndola hasta que la razón de deformación sea

inferior a 0,025 mm por minuto. Lea los tres diales micrométricos al final del proceso en

cada incremento de carga. Continúe hasta completar los 32 kN (70 kPa) de carga; calcule

la deflexión promedio, determinando el movimiento total entre “cero” y 70 kPa

incrementados para cada dial.

4.5 Módulo de Reacción no Corregido. Calcule el valor de ku (módulo de reacción del suelo

no corregido), usando la siguiente fórmula:

Ku = 70 kPa Deflexión promedio

Si el valor de ku es menor que 56, el ensaye se considera terminado y la carga puede ser

retirada. Si el valor de ku fuera 56 o más, aplique incrementos de carga adicionales de 16 kN (35

- 156 -

kPa) hasta que se alcance un total de 96 kN (210 kPa), permitiendo que cada incremento de carga

permanezca hasta que la razón de deformación sea menor de 0,025 mm por minuto. Lea los tres

diales micrométricos al final del proceso en cada incremento de carga.

4.6 Muestreo de Suelo. Obtenga una muestra no perturbada del material de fundación para

ensayes de laboratorio que determine la corrección por saturación que se debe aplicar al valor del

ensaye del terreno. La muestra no perturbada debe ser lo suficientemente grande como para

obtener dos probetas para el consolidómetro por lado (por ejemplo, a la misma elevación). Tome

la muestra en un recipiente adecuado para sellar y preservar el contenido de humedad hasta que

los ensayes de corrección en laboratorio puedan realizarse. Cuando el ensaye de placa sea

realizado directamente sobre una subrasante de material cohesivo, obtenga la muestra no

perturbada de la fundación a la misma cota a la que se efectúa el ensaye, pero a un costado más

bien que debajo de la placa. Cuando el ensaye se ejecuta en un material de base granular que

descansa sobre un material cohesivo y cuando el espesor de la capa granular sea menor que 1,90

m, tome la muestra inalterada del material cohesivo en la parte inferior de la capa granular.

5. Informe. Además del registro de carga, deflexión y los datos de temperatura, prescritos en

4, el informe deberá incluir todas las condiciones asociadas y observaciones pertinentes

al ensaye, incluyendo las siguientes:

a) Fecha.

b) Hora de inicio y desarrollo del ensaye.

c) Lista de personal.

d) Condiciones ambientales.

e) Cualquier irregularidad en el procedimiento acostumbrado.

- 157 -

f) Cualquier condición irregular observada en el sitio de ensaye

g) Cualquier observación sobre irregularidad durante el ensaye.

6. Gráfico y Cálculo de la Relación Carga- Deformación.

6.1 Curva Carga - Deformación. Cuando el valor ku, calculado en 4.5 sea inferior que 56

MPa/m no es necesario trazar la curva carga - deformación. Sin embargo, cuando el valor Ku es

igual a 56 MPa/m o superior, es necesario trazar la curva carga - deformación y corregirla, debido

a efectos tales como asentamiento deficiente de las placas, comportamiento carga - deformación

no lineal o falla por corte. La carga unitaria (kPa) sobre la placa se dibuja en función de la

deflexión promedio de cada incremento de carga; la deflexión se obtiene de las lecturas de cada

dial entre “cero” y el final de cada incremento de carga. Cuando se promedian las tres lecturas de

diales, los valores deben ser examinados cuidadosamente para asegurarse que resulta un

promedio razonable. Si la relación carga - deformación corresponde a una línea recta, que no pasa

por el origen, corrija la curva como muestra la Lámina 8.102.14 A. Generalmente, la curva carga

- deformación se aproximará a una línea recta entre las cargas unitarias de 70 y 210 kPa. La

corrección consiste en dibujar una línea recta, paralela a la porción recta de la curva trazada y que

pase por el origen; se requiere el buen criterio del especialista cuando se corrige la curva carga -

deformación. Si la curva no es lineal en toda su extensión, base la corrección de la línea recta en

la pendiente promedio de la curva, por medio de a lo menos tres puntos en la región de la curva

que tenga menor curvatura.

6.2 Cálculo del Módulo de Reacción ku, Se puede calcular el módulo de reacción no

corregido del suelo ku con los datos de terreno usando la fórmula:

Ku = 70 kPa deflexión promedio en mm

Cuando la curva carga - deformación es innecesaria como se indica en 6.1, la deflexión

- 158 -

promedio es el promedio de la deflexión total registrada en cada uno de los tres diales entre el

“cero” y el término del incremento de carga. Si se requiere la curva carga - deformación, la

deflexión promedio es el valor obtenido de la curva corregida para una carga de 70 kPa.

El valor de ku calculado con la fórmula anterior debe ser corregido por flexión de las placas

soportantes y por saturación del suelo como se indica en los párrafos que siguen:

6.3 Corrección por flexión en las Placas. Aún cuando las placas soportantes se empleen

agrupadas, se presenta cierta flexión que redunda en una mayor deflexión en el centro de la placa

que en el borde donde se miden las deflexiones. Puesto que el módulo de reacción es realmente

una medida del volumen desplazado bajo la carga, la menor deflexión medida en el borde resulta

en un valor de ku mayor que el que realmente existe. La magnitud de la flexión de la placa está

relacionada solamente con la resistencia del suelo ensayado, por lo que, para un determinado

valor de ku, le corrección es siempre igual.

Esta corrección ha sido determinada por ensayes y se presenta por la curva en la Lámina

8.102.14B.

La corrección se efectúa entrando en la Lámina 8.102.14 B con el valor calculado de ku en

las ordenadas y proyectando horizontalmente hasta la intersección con la curva dibujada. El valor

corregido del módulo de reacción del suelo (ku) queda determinado proyectando verticalmente la

intersección en la curva y leyendo su valor en las abscisas.

6.4 Corrección por Saturación del Suelo. El diseño de pavimento se basa generalmente en el

módulo de reacción del suelo saturado. Como no es posible saturar el suelo en terreno previo al

ensaye y rara vez éste se encontrará saturado en su estado natural, el valor del ensaye de terreno

debe corregirse para estimar el valor si el suelo llegara a estar saturado.

La corrección por saturación no se requiere normalmente cuando se evalúan pavimentos de

- 159 -

más de tres años. Los suelos no cohesivos son insensibles a la saturación, de manera que el

ensaye de terreno en este tipo de suelos no requiere de la corrección por saturación.

El método de corrección por saturación que habitualmente se aplica, es una adaptación del

ensaye de consolidación. El ensaye de corrección debe realizarse con muestras no perturbadas del

suelo del sitio del ensaye de terreno. En caso que el ensaye de terreno se ejecute sobre la

superficie de una capa de material no cohesivo, pero que descansa sobre un material cohesivo, la

corrección por saturación debe determinarse por ensayes con el material cohesivo.

El factor de corrección por saturación es la razón de deformación entre una probeta de

consolidación con su contenido de humedad natural y la deformación de una probeta saturada,

ambas bajo una presión de 70 kPa. Dos probetas de material inalterado se instalan en la celda del

consolidómetro; una se ensaya con el contenido de humedad “in situ” y la otra se sature después

de aplicar la carga de apoyo. Ambas probetas se someten a la misma carga de asentamiento, 7 ó

14 kPa, que fue usada en el ensaye de terreno (ver 4.3 a) y b)). Mantenga aplicada la carga de

asentamiento sobre la probeta con el contenido de humedad natural hasta que se produzca toda la

deformación, en ese momento realice la lectura “cero” del dial de deformación vertical.; sin

retirar la carga de asentamiento, aplique una carga adicional de 70 kPa sobre la probeta y permita

que se desarrolle la deformación complete; tome la lectura final del dial de deformación vertical.

Deje saturando la otra muestra en el consolidómetro bajo la carga de asentamiento de 7 ó 14

kPa. Una vez que la probeta esté saturada, se registra la lectura “cero”, luego sin retirar la carga

de asentamiento aplique una carga adicional de 70 kPa; mantenga esta carga sobre la probeta

hasta que la deformación se haya completado, tras lo cual registre la lectura final del dial.

En ciertos tipos de suelos, se puede producir un hinchamiento bajo la carga de asentamiento

al saturarse, Esto puede producir una extrusión del material por encima del anillo del

consolidómetro, de modo que al aplicar la carga de 70 kPa, el material puede fluir sobre el anillo

- 160 -

más bien que consolidarse, provocando resultados erróneos. Para prevenirlo, cuando se trabaja

con suelos que experimentan hinchamientos o sospechosos de serios, el anillo del consolidómetro

no debe quedar completamente lleno con el suelo; se debe dejar una huelga en la cara superior de

la probeta, generalmente 1,5 mm, para permitir el hinchamiento.

Cuando la probeta por saturar se rebaja para permitir el hinchamiento, debe también

rebajarse la probeta por ensayar con contenido de humedad natural en igual cantidad, de manera

que las alturas de las probetas sean similares al comienzo del ensaye.

La corrección por saturación será aplicada en proporción a la deformación de las dos

probetas bajo una carga unitaria de 70 kPa, como sigue:

donde:

k : Módulo de reacción del suelo corregido ( MPa/m)

Módulo de reacción del suelo no corregido por saturación (MPa/m)

d : Deformación de una probeta en consolidación con el contenido de humedad de terreno,

bajo una carga unitaria de 70 kPa. (mm.)

d8 : Deformación de una probeta saturada en consolidación bajo una carga unitaria de 70 kPa.

(mm). b : Espesor del material granular (mm).

En ningún caso el valor de d/d8 a usar en la fórmula anterior debe ser mayor que 1,0. Esta

fórmula es aplicable para el cálculo del valor k corregido, haya o no una capa granular. Sin

embargo, si el espesor de dicha capa es igual o mayor a 1.90 m , no es necesario introducir la

corrección por saturación del suelo cohesivo subyacente.

- 161 -

CORRECCIÓN CURVA PRESIÓN DEFORMACIÓN.

- 162 -

CORRECCIÓN DE KU POR DEFORMACIÓN DE PLACA

- 163 -

ENSAYE PLACA DE CARGA OBRA : LUGAR , KM. : HORA DE INICIO Y FINAL :

TEMP. C/ 1/2 HORA : CARGAS ASENTAMIENTO DIAL 1 def. en 0,01 mm Prom. DIAL 2 def. en 0,01 mm Prom.

Kgs

1/2 Asentamiento

Kgs

Carga 1

Kgs

Carga 2

Kgs

Carga 4

Kgs

Carga 5

Kgs

Carga 6

Kgs

Carga 7

Kgs

DESCARGA 1

Kgs

DESCARGA 2

Kgs

DESCARGA 3

Kgs

DESCARGA 4

Kgs

DESCARGA 5 OBSERVACIONES:

- 164 -

ANEXO III

- 165 -

Granulometría nº 1 TAMIZ % QUE PASA

80 63 50 100,0 40 87,0 25 79,0 20 74,0 10 64,0 5 52,0 2 40,0

0,5 15,0 0,08 5,0 IP NP

Granulometría nº 2 TAMIZ % QUE PASA

80 63 50 100,0 40 95,0 25 87,0 20 82,0 10 70,0 5 57,0 2 43,0

0,5 14,0 0,08 5,0 IP NP

Granulometría nº 1 Los Pinos

0,01 0,1 1 10 100

Abertura tamiz en (mm)

% q

ue p

asa


0,01 0,1 1 10 100


% q

ue p

asa

- 166 -

Granulometria nº 4 TAMIZ % QUE PASA

80 63 100 50 98,0 40 96,0 25 92,0 20 89,0 10 79,0 5 66,0 2 52,0

0,5 16,0 0,08 6,0 IP NP


80 100 63 95 50 91,0 40 89,0 25 85,0 20 82,0 10 70,0 5 57,0 2 48,0

0,5 18,0 0,08 7,0 IP NP


80 63 50 100,0 40 94,0 25 85,0 20 79,0 10 66,0 5 54,0 2 42,0

0,5 13,0 0,08 5,0 IP NP


0,01 0,1 1 10 100


% q

ue p

asa


0,01 0,1 1 10 100


% q

ue p

asa


0,01 0,1 1 10 100


% q

ue p

asa

- 167 -


80 100 63 97 50 96,0 40 95,0 25 90,0 20 86,0 10 77,0 5 66,0 2 54,0

0,5 17,0 0,08 7,0 IP NP


80 63 50 100,0 40 90,0 25 79,0 20 75,0 10 63,0 5 50,0 2 37,0

0,5 18,0 0,08 8,0 IP NP


80 63 50 100,0 40 92,0 25 83,0 20 80,0 10 70,0 5 57,0 2 43,0

0,5 15,0 0,08 7,0 IP NP


0,01 0,1 1 10 100


% q

ue p

asa

Granulometría nº 7 Los Pinos �

0,01 0,1 1 10 100


% q

ue p

asa


0,01 0,1 1 10 100


% q

ue p

asa

- 168 -


80 63 50 100,0 40 88,0 25 80,0 20 76,0 10 66,0 5 54,0 2 43,0

0,5 19,0 0,08 8,0 IP NP


80 63 50 100,0 40 90,0 25 79,0 20 74,0 10 61,0 5 49,0 2 34,0

0,5 10,0 0,08 5,0 IP NP

Granulometría Nº 1 Rio SecoTAMIZ % QUE PASA

80 63 50 100,0 40 93,0 25 85,0 20 81,0 10 66,0 5 51,0 2 36,0

0,5 15,0 0,08 6,0 IP NP


0,01 0,1 1 10 100


% q

ue p

asa


0,01 0,1 1 10 100


% q

ue p

asa

Granulometría Nº 1 Rio Seco

0,01 0,1 1 10 100


% q

ue p

asa

- 169 -


80 63 50 100,0 40 88,0 25 82,0 20 77,0 10 66,0 5 53,0 2 39,0

0,5 14,0 0,08 7,0 IP NP


80 63 50 100,0 40 91,0 25 79,0 20 74,0 10 61,0 5 48,0 2 37,0

0,5 19,0 0,08 8,0 IP NP


80 63 50 100,0 40 90,0 25 79,0 20 76,0 10 63,0 5 51,0 2 39,0

0,5 20,0 0,08 8,0 IP NP


0,01 0,1 1 10 100


% q

ue p

asa


0,01 0,1 1 10 100


% q

ue p

asa


0,01 0,1 1 10 100


% q

ue p

asa

- 170 -


80 63 50 100,0 40 97,0 25 87,0 20 82,0 10 66,0 5 51,0 2 39,0

0,5 17,0 0,08 6,0 IP NP


80 63 50 100,0 40 94,0 25 85,0 20 80,0 10 64,0 5 49,0 2 33,0

0,5 11,0 0,08 5,0 IP NP


80 63 50 100,0 40 94,0 25 83,0 20 79,0 10 67,0 5 53,0 2 38,0

0,5 13,0 0,08 6,0 IP NP


0,01 0,1 1 10 100


% q

ue p

asa


0,01 0,1 1 10 100


% q

ue p

asa


0,01 0,1 1 10 100


% q

ue p

asa

- 171 -


80 63 50 100,0 40 91,0 25 81,0 20 79,0

5 55,0 2 40,0

0,5 15,0 0,08 7,0 IP NP


80 63 50 100,0 40 93,0 25 82,0 20 77,0 10 65,0 5 52,0 2 39,0

0,5 12,0 0,08 5,0 IP NP

Granulometría Nº 10 Rio Seco TAMIZ % QUE PASA

80 63 50 100,0 40 93,0 25 82,0 20 77,0 10 65,0 5 52,0 2 39,0

0,5 12,0 0,08 5,0 IP NP


0,01 0,1 1 10 100


% q

ue p

asa


0,01 0,1 1 10 100


% q

ue p

asa


0,01 0,1 1 10 100


% q

ue p

asa

- 172 -


PROCTOR MODIFICADO Humedad Optima % 6 Densidad Máxima Húmeda (gr/cm3) 2417 Densidad Máxima Compactada Seca (gr/cm3) 2280

CBR Nº Golpes nº 56 25 10 Densidad Seca Antes de Inmersión (gr/cm3) 2288 2173 2046Densidad Seca Después de Inmersión (gr/cm3) 2283 2188 2065

HUMEDAD Antes de la Compactación (%) 6,1 6,2 5,9 Después de la Compactación (%) 5,7 6,2 6,5 Capa superior de 25 mm después Inmersión (%) 6,3 6,5 7,2 Promedio después de Inmersión (%) - - -

Expansión (%) 0 0 0 Sobrecarga (kg) 4540 4540 4540Razón de Soporte (%) 90


PROCTOR MODIFICADO Humedad Optima % 7,7 Densidad Máxima Húmeda (gr/cm3) 2474 Densidad Máxima Compactada Seca (gr/cm3) 2297


HUMEDAD Antes de la Compactación (%) 7,6 7,8 8,1 Después de la Compactación (%) 7,6 7,9 7,6 Capa superior de 25 mm después inmersión (%) 6,9 6,8 8 Promedio después de inmersión (%) - - -


- 173 -



CBR Nº Golpes nº 6,5 6,5 6,5Densidad Seca Antes de Inmersión (gr/cm3) 2367 2367 2367Densidad Seca Después de Inmersión (gr/cm3) 2223 2223 2223

HUMEDAD Antes de la Compactación (%) 6,5 6,6 6,5 Después de la Compactación (%) 6,3 6,2 6,2 Capa superior de 25 mm después inmersión (%) 6,7 6,6 6,7 Promedio después de inmersión (%) - - -





HUMEDAD Antes de la Compactación (%) 6,2 7,1 6,5 Después de la Compactación (%) 6,5 7,3 7 Capa superior de 25 mm después inmersión (%) 6,7 7,2 7,5 Promedio después de inmersión (%) - - -


- 174 -









HUMEDAD Antes de la Compactación (%) 6,2 6 6,2 Después de la Compactación (%) 6,5 6,3 6 Capa superior de 25 mm después inmersión (%) 6,7 6,8 6,7 Promedio después de inmersión (%) - - -


- 175 -




HUMEDAD Antes de la Compactación (%) 6,7 6,4 6,5 Después de la Compactación (%) 6,1 6,4 6,8 Capa superior de 25 mm después inmersión (%) 6,6 6,8 7 Promedio después de inmersión (%) - - -





HUMEDAD Antes de la Compactación (%) 7 7,2 7,5 Después de la Compactación (%) 7,2 7,5 7,3 Capa superior de 25 mm después inmersión (%) 7,5 8 7,9 Promedio después de inmersión (%) - - -


- 176 -




HUMEDAD Antes de la Compactación (%) 6,3 6,2 6,2 Después de la Compactación (%) 6,1 6 6,3 Capa superior de 25 mm después inmersión (%) 6,7 6,9 6,7 Promedio después de inmersión (%) - - -





HUMEDAD Antes de la Compactación (%) 7,5 7,3 7,2 Después de la Compactación (%) 7,9 7 6,8 Capa superior de 25 mm después inmersión (%) 7,6 7,9 7,4 Promedio después de inmersión (%) - - -


- 177 -

Granulometría nº 1 Río Seco








HUMEDAD Antes de la Compactación (%) 6,5 6,3 6,1 Después de la Compactación (%) 6 5,8 6,7 Capa superior de 25 mm después inmersión (%) 6,7 6,5 7 Promedio después de inmersión (%) - - -


- 178 -









HUMEDAD Antes de la Compactación (%) 6,3 6,1 5,8 Después de la Compactación (%) 6 6,4 6,3 Capa superior de 25 mm después inmersión (%) 6,6 6,9 6,5 Promedio después de inmersión (%) - - -


- 179 -









HUMEDAD Antes de la Compactación (%) 6,1 6,3 6 Después de la Compactación (%) 5,8 6 6,2 Capa superior de 25 mm después inmersión (%) 6,5 6,7 6,4 Promedio después de inmersión (%) - - -


- 180 -









HUMEDAD Antes de la Compactación (%) 6,4 6,2 6,5 Después de la Compactación (%) 6,9 6,7 6,3 Capa superior de 25 mm después inmersión (%) 7 7,2 6,5 Promedio después de inmersión (%) - - -


- 181 -


PROCTOR MODIFICADO Humedad Optima % 7,1 Densidad Maxima Humeda (gr/cm3) 2424 Densidad Maxima Compactada Seca (gr/cm3) 2263

CBR Nº Golpes nº 56 25 10 Densidad Seca Antes de Inmersión (gr/cm3) 2290 2226 2142Densidad Seca Despues de Inmersión (gr/cm3) 2288 2232 2154

HUMEDAD Antes de la Compactación (%) 6,9 7,2 7 Después de la Compactación (%) 6,5 6,5 6,8 Capa superior de 25 mm después inmersión (%) 6,9 7,2 7,5 Promedio después de inmersión (%) - - -





HUMEDAD Antes de la Compactación (%) 6,5 6,3 6,3 Después de la Compactación (%) 6,2 6,2 6 Capa superior de 25 mm después inmersión (%) 6,7 6,4 6,5 Promedio después de inmersión (%) - - -


“ESTUDIO DEL INTEGRAL DEL SECTOR NORTE DE … · 1.1 Determinación de parámetros de acuerdo a...

Documents

Transcript of “ESTUDIO DEL INTEGRAL DEL SECTOR NORTE DE … · 1.1 Determinación de parámetros de acuerdo a...