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Universidad “Alas Peruanas” Ciclo IX DISEÑO MODERNO DE PAVIMENTOS Página 1 1. ÍNDICE 1. ÍNDICE ....................................................................................................................... 1 2. AGRADECIMENTO ................................................................................................... 2 3. INTRODUCCIÓN ....................................................................................................... 3 4. METODOLOGIA Y MATERIALES ............................................................................ 4 4.1 DEFINICIONES .................................................................................................. 4 4.1.1 GRANULOMETRÍA ........................................................................................ 4 4.1.2 LÍMITES DE CONSISTENCIA........................................................................ 4 4.1.3 CLASIFICACIÓN DE SUELOS (AASHTO) ................................................... 5 5.1 EQUIPOS Y MATERIALES: .............................................................................. 8 5.1.1 EQUIPOS: ....................................................................................................... 8 5.1.2 MATERIALES: ................................................................................................ 9 6. ANALISIS ................................................................................................................. 10 6.1 Muestra 01: ESTRUCTURA SIMPLE ................................................................. 10 6.2 Muestra 02: ESTRUCTURA COMPUESTA ....................................................... 11 7. CALCULOS Y RESULTADOS ................................................................................ 14 7.1 Ejemplo de Muestra 01: ESTRUCTURA SIMPLE ............................................ 14 7.2 Ejemplo de Muestra 02: ESTRUCTURA COMPUESTA .................................. 15 8. CONCLUSIONES .................................................................................................... 19 9. BIBLIOGRAFIA ....................................................................................................... 20

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  • Universidad Alas Peruanas Ciclo IX

    DISEO MODERNO DE PAVIMENTOS Pgina 1

    1. NDICE

    1. NDICE ....................................................................................................................... 1

    2. AGRADECIMENTO ................................................................................................... 2

    3. INTRODUCCIN ....................................................................................................... 3

    4. METODOLOGIA Y MATERIALES ............................................................................ 4

    4.1 DEFINICIONES .................................................................................................. 4

    4.1.1 GRANULOMETRA ........................................................................................ 4

    4.1.2 LMITES DE CONSISTENCIA........................................................................ 4

    4.1.3 CLASIFICACIN DE SUELOS (AASHTO) ................................................... 5

    5.1 EQUIPOS Y MATERIALES: .............................................................................. 8

    5.1.1 EQUIPOS: ....................................................................................................... 8

    5.1.2 MATERIALES: ................................................................................................ 9

    6. ANALISIS ................................................................................................................. 10

    6.1 Muestra 01: ESTRUCTURA SIMPLE ................................................................. 10

    6.2 Muestra 02: ESTRUCTURA COMPUESTA ....................................................... 11

    7. CALCULOS Y RESULTADOS ................................................................................ 14

    7.1 Ejemplo de Muestra 01: ESTRUCTURA SIMPLE ............................................ 14

    7.2 Ejemplo de Muestra 02: ESTRUCTURA COMPUESTA .................................. 15

    8. CONCLUSIONES .................................................................................................... 19

    9. BIBLIOGRAFIA ....................................................................................................... 20

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    2. AGRADECIMENTO

    Le agradezco en primer lugar a dios por darme fortaleza en los momentos de debilidad, a mis padres quienes me dieron vida, educacin, apoyo y consejos. A mis compaeros de estudio, a mis maestros y amigos, a todos ellos se los agradezco desde el fondo de mi alma.

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    3. INTRODUCCIN

    Teniendo en cuenta que existe una gran variedad de suelos, la ingeniera de suelos ha desarrollado algunos mtodos de clasificacin de los mismos. Cada uno de estos mtodos tiene prcticamente, su campo de aplicacin segn la necesidad y uso que los haya fundamentado. Los principales sistemas de clasificacin de suelos ms utilizados actualmente son: Clasificacin de suelos para el propsito de construccin de carreteras, conococido como sistema American Association of State Highway and Transportation officials (AASHTO) y el Unified Soil Clasification System, conocido como Sistema Unificado de Clasificacin de Suelos (SUCS).

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    4. METODOLOGIA Y MATERIALES

    4.1 DEFINICIONES

    4.1.1 GRANULOMETRA

    Determina la distribucin de las partculas por tamao de una muestra de suelo.

    4.1.2 LMITES DE CONSISTENCIA

    Algunos suelos cambian de consistencia en funcin al contenido de humedad. Se definen cuatro estados: slido, semislido, plstico y lquido.El lmite entre esos estados se denominan Lmites de Consistencia y son: Lmite de Contraccin (LC), lmite Plstico (LP) y Lmite iquido (LL).

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    LIMITE LQUIDO Humedad para la cual el nmero de golpes en la copa de Casagrande

    es de 25 para cerrar la ranura en 12,7 mm. LIMITE PLSTICO Humedad minima con la cual pueden moldearse cilindros de suelo de 3

    mm de dimetro sin que estos se fisuren.

    Carta de Casagrande

    4.1.3 CLASIFICACIN DE SUELOS (AASHTO)

    5. CLASIFICACION DE SUELOS AASHTO

    De acuerdo con este sistema y con base en su comportamiento, los suelos estn clasificados en ocho grupos designados por lo smbolos del A-1 al A-8. En este sistema de clasificacin los suelos inorgnicos se clasifican en siete grupos que van del A-1 al A-7. Estos a su vez se dividen en un total de doce subgrupos. Los suelos con elevada proporcin de materia orgnica se clasifican como A-8. Descripcin de los grupos de clasificacin: A) Suelos granulares: Son aquellos que tienen 35% o menos, del material fino que pasa el tamiz No. 200. Estos suelos forman los grupos A-1, A-2 y A-3.

    Grupo A-1: El material de este grupo comprende las mezclas bien graduadas, compuestas de fragmentos de piedras, grava, arena y material ligante poco plstico. Se incluyen tambin en este grupo mezclas bien graduadas que no tienen material ligante. Subgrupo A-1a: Comprende aquellos materiales formados predominantemente por piedra o grava, con o sin material ligante, estos materiales son bien graduados.

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    Subgrupo A-1b: Incluye aquellos materiales formados predominantemente por arena gruesa bien graduada, con o sin ligante. Grupo A-2: Comprende una gran variedad de material granular que contiene menos del 35% del material fino. Subgrupo A-2-4 y A-2-5: Pertenecen a estos subgrupos aquellos materiales cuyo contenido de material fino es igual o menor del 35% y cuya fraccin que pasa el tamiz nmero 40 tiene las mismas caractersticas de los suelos A-4 y A- 5 respectivamente. Subgrupo A-2-6 y A-2-7: Los materiales de estos subgrupos son semejantes a los anteriores, pero la fraccin que pasa el tamiz nmero 40 tiene las mismas caractersticas de los suelos A-6 y A-7. Grupo A-3: En este grupo se encuentra incluidas las arenas finas, de playa y aquellas con poca cantidad de limo que no tengan plasticidad. Este grupo incluye adems, las arenas de ro que contengan poca grava y arena gruesa. B) Suelos finos: Contienen ms del 35% del material fino que pasa el tamiz nmero 200. Estos suelos constituyen los grupos A-4, A-5, a-6, y A-7. Grupo A-4: Pertenecen a este grupo los suelos limosos poco o nada plsticos que tienen un 75% o ms del material fino que pasa el tamiz nmero. Adems se incluye en este grupo las mezclas de limo con grava y arena hasta en un 64%. Grupo A-5: Los suelos comprendidos en este grupo son semejantes a los del anterior, pero contienen material micceo o diatomceo. Son elsticos y tiene un lmite lquido elevado. Grupo A-6: El material tpico de este grupo es la arcilla plstica. Por lo menos el 75% de estos suelos debe pasar el tamiz nmero 200, pero se incluyen tambin las mezclas arcillo-arenosas cuyo porcentaje de arena y grava sea inferior al 64%. Estos materiales presentan, generalmente, grandes cambios de volumen entre los estados seco y hmedo. Grupo A-7: Los suelos de este grupo son semejantes a los suelos A-6 pero son elsticos. Sus lmites lquidos son elevados. Subgrupo A-7-5: Incluye aquellos materiales cuyos ndices de plasticidad no son muy altos con respecto a sus lmites lquidos. Subgrupos A-7-6: Comprende aquellos suelos cuyos ndices de plasticidad son muy elevados con respecto a sus lmites lquidos y que, adems experimentan cambios de volumen extremadamente grandes. ndice de grupo: Aquellos suelos que tienen un comportamiento similar se hallan dentro de un mismo grupo, y estn representados por un determinado ndice. La clasificacin de un suelo en un determinado grupo se basa en su lmite lquido, grado de plasticidad y porcentaje de material fino que pasa el tamiz nmero 200. Los ndices de grupo de los suelos granulares estn generalmente comprendidos entre 0 y 4; los correspondientes a los suelos limosos entre 8 y 12 y los de los suelos arcillosos entre 11 y 20 o ms.

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    5.1 EQUIPOS Y MATERIALES:

    5.1.1 EQUIPOS:

    Balanza digital con precisin de 0.01 gr.

    Balanza de tres brazos.

    Horno elctrico.

    Copa de Casa grande y ranurador para materiales finos.

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    Juego de tamices desde la malla de 3/8 a la malla N 200.

    5.1.2 MATERIALES:

    Taras y recipientes de diferentes tamaos.

    Agua destilada.

    Mortero y apisonador.

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    Muestras de suelo.

    6. ANALISIS

    6.1 Muestra 01: ESTRUCTURA SIMPLE

    a) Tamizado va seca:

    1. Se pesa aproximadamente un 1 Kgr. del suelo indicado a clasificar.

    2. Colocar la serie de tamices desde 3/8 hasta

    Nro. 200, agitar y tamizar aproximadamente de 5 a 10 minutos.

    3. Obtener el peso del material que quedo retenido en cada tamiz.

    Sumar estos pesos y comparar el total con el peso total obtenido. Esta operacin permite detectar cualquier prdida de suelo durante el proceso de tamizado mecnico. Si se tiene una prdida de ms del 2% con respecto al peso original (paso 1.) se considera que el experimento no es satisfactorio y por consiguiente debe repetirse. En la imagen siguiente se muestran los retenidos en cada malla, de izquierda a derecha las dimensiones ms finas:

    b) Limite Lquido y Plstico:

    Generalmente en suelos de estructura simple el porcentaje de finos es menor del 5%, entonces no es necesario realizar los procedimientos para hallar el lmite lquido y plstico. Solo se debe tomar en cuenta sus Cu y Cc para su posterior clasificacin SUCS.

    Grueso Fino

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    Pero si es necesario para la clasificacin AASHTO tener que determinar los lmites lquido y plstico, as como el ndice de plasticidad. El procedimiento para hallar el lmite lquido (LL) se debe de realizar normalmente, en algunos casos no es posible poder determinarlo, entonces LL=NP. Cabe aclarar que tampoco no se puede determinar el limite plstico (LP) entonces tenemos LP=NP, consecuentemente el ndice de plasticidad es IP=0.

    6.2 Muestra 02: ESTRUCTURA COMPUESTA

    a) Tamizado por lavado:

    1. Se pesa aproximadamente un 1 Kgr. del suelo indicado a clasificar

    2. Se procede a tamizar y lavar con agua,

    usando la malla Nro. 200, hasta obtener el suelo limpio de materiales finos.

    3. El material retenido por la malla Nro. 200 se

    lleva al horno por 24 horas a temperatura constante de 100 110 C, posteriormente se retira del horno y dejar enfriar a temperatura de ambiente durante un par de horas y pesar hasta peso constante, de eso se obtiene el peso lavado y seco de la muestra de suelo.

    4. Colocar la serie de tamices desde 3/8 hasta Nro. 200, agitar y tamizar aproximadamente de 5 a 10 minutos.

    5. Se obtuvo el peso del material que qued

    retenido en cada tamiz. Sumar estos pesos y comparar el total con el peso total obtenido. Esta operacin permite detectar cualquier prdida de suelo durante el proceso de tamizado mecnico. Si se tiene una prdida de ms del 2% con respecto al peso original se considera que el experimento no es satisfactorio y por consiguiente debe repetirse.

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    b) Limite Lquido y Plstico:

    A. Limite Liquido: 1. Seleccionar por cuarteo una cantidad de

    suelo aproximado, luego tamizarlo usando la malla Nro. 40 y trabajar con el material pasante para realizar este ensayo.

    2. Se verifica que la altura la copa de Casagrande que se va a utilizar sea exactamente de 1 cm (0.1mm).

    3. Colocar una cierta cantidad de suelo en un

    recipiente de porcelana, se le aade una pequea cantidad de agua y se mezcla cuidadosamente el suelo hasta obtener un color uniforme. Cuando el color es uniforme en toda la mezcla y esta adquiere una apariencia arenosa, su estado es adecuado en general. Se debe continuar aadiendo pequeos cantidades adicionales de agua destilada y mezclando cada vez hasta obtener una mezcla homognea.

    4. Renovar la cazuela de bronce de la copa

    de Casagrande y colocar dentro de la cazuela una pequea cantidad de suelo hasta la profundidad adecuada. Se empareja la superficie de la pasta de suelo cuidadosamente con una esptula, y con el ranurador se corta en forma recta, separando completamente la masa del suelo en dos partes; despus de hacer la ranura, se debe retornar rpidamente la cazuela a su sitio del aparato y hacer el conteo de golpes.

    5. Llevar rpidamente a pesar una muestra (extrada

    de la zona donde se produce la cerradura) para medir su contenido de humedad, y as se hace para tres muestras ms aadindoles agua destilada a los otros.

    6. Pesar las cuatro muestras (obteniendo pesos de muestra) y se

    llevan al horno a 100 110 C por 24 horas. Al da siguiente se retira del horno, dejar enfriar a temperatura de ambiente durante un par de horas, pesar nuevamente hasta obtener peso constante (obteniendo pesos secos) para hallar sus contenidos de humedad.

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    B. Lmite Plstico:

    1. Se divide en varios pedazos o porciones pequeos la muestra.

    2. Se enroll el suelo con la mano extendida sobre una placa de una superficie lisa, con precisin suficiente para moldearles en forma de cilindro o hilo de dimetro uniforme por los movimientos de manos por minuto. Cuando el dimetro del cilindro de suelo llegue a 3 mm se debe romper en pequeos pedazos y con ellos moldear nuevamente una bola o asa que su vez vuelvan a enrollarse. El proceso de hacer bolas o masas de suelo y enrollarse debe continuarse alternativamente hasta cuando el hilo o cilindro de suelo se rompa bajo la presin de enrollamiento y no permita que se enrolla adicionalmente.

    3. Esta secuencia se debe repetir tres veces. 4. Pesar las cuatro muestras obtenidas y se llevan al

    horno a 100 110 C por 24 horas. Al da siguiente se debe pesar nuevamente hasta obtener peso constante, obteniendo pesos secos para hallar sus contenidos de humedad.

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    7. CALCULOS Y RESULTADOS

    7.1 Ejemplo de Muestra 01: ESTRUCTURA SIMPLE

    ENSAYO: GRANULOMETRA DE MUESTRA 01 - VA SECA

    Peso Inicial Seco (gr) = 803.5

    MALLAS ABERTURA

    (mm) PESO

    RETENIDO (gr) %

    RETENIDO % RETENIDO ACUMULADO

    % PASA

    3/8" 9.500 0.000 0.00 0.00 100.00

    4 4.760 1.810 0.23 0.23 99.77

    10 2.000 67.771 8.50 8.73 91.27

    20 0.840 97.651 12.25 20.98 79.02

    40 0.420 78.052 9.79 30.77 69.23

    60 0.250 109.507 13.74 44.50 55.50

    100 0.149 369.500 46.35 90.85 9.15

    200 0.074 42.502 5.33 96.18 3.82

    Cazoleta 30.414 3.82 100.00 0.00

    797.207 100.00

    Nota: Se perdi 6.293 gr de la muestra inicial.

    Datos: D10= 0.150 mm D30= 0.188 mm D60= 0.296 mm

    Hallando el Cu:

    10

    60

    D

    DCU 973.1

    150.0

    296.0UC

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    Hallando el Cc: Hallando el I.G.: Datos de lmites:

    LL = NP LP = NP IP = NP o IP = 0

    CLASIFICACION MUESTRA 01:

    AASHTO = A-3 (0) Arena fina

    Arena fina con ndice de grupo = 0 (excelente

    como terreno de fundacin); con un contenido de

    arenas en un 95.95% y contenido de finos en un

    3.82% no plsticos; tambin tiene un contenido de

    grava de 0.23%.

    SUCS = S P - Arena mal graduada

    Arena mal graduada; con escaso contenido

    de grava y poco contenido de finos que carecen de

    plasticidad, que presentan Cu = 1.973 y Cc=0.796

    los cuales no satisfacen los requisitos

    granulomtricos para ser una arena bien graduada.

    7.2 Ejemplo de Muestra 02: ESTRUCTURA COMPUESTA

    ENSAYO: GRANULOMETRA DE MUESTRA 02,- POR LAVADO

    Peso Inicial Seco (gr) = 582

    Peso Lavado y Seco (gr) = 103.633

    6010

    2

    30

    DD

    DCC

    796.0

    296.0150.0

    188.02

    CC

    dbcaaGI 01.0005.02.0..0.. GI

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    MALLAS ABERTURA

    (mm)

    PESO RETENIDO

    (gr) %

    RETENIDO % RETENIDO ACUMULADO % PASA

    3/8" 9.500 0.000 0.00 0.00 100.00

    4 4.760 3.176 0.55 0.55 99.45

    10 2.000 13.140 2.27 2.82 97.18

    20 0.840 4.593 0.79 3.61 96.39

    40 0.420 26.142 4.52 8.13 91.87

    60 0.250 17.151 2.96 11.10 88.90

    100 0.149 26.619 4.60 15.70 84.30

    200 0.074 7.029 1.22 16.91 83.09

    Cazoleta 480.649 83.09 100.00 0.00

    578.499 100.00

    Nota: Se perdi 3.501 gr de la muestra total.

    Hallando el I.G.:

    DATOS LIMITE LIQUIDO LIMITE PLASTICO LIMITES

    OBTENIDOS

    N DE LA TARA 1 2 3 4 1 2 3 LL =

    37.83 %

    N DE GOLPES 16 19 29 43 - - - LP =

    23.71 %

    PESO DE LA TARA 27.20 25.87 17.23 21.35 18.56 21.815 20.72 IP =

    14.12 %

    PESO DE LA TARA + SUELO HUMEDO 40.23 33.76 26.48 28.66 19.78 22.84 21.43

    dbcaaGI 01.0005.02.0.. 44001.0040005.0402.0.. GI

    648.9.. GI

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    Hallando los lmites de Consistencia de Attergber:

    Datos de lmites:

    LL = 37.83 % LP= 23.71 % IP= 14.12 %

    PESO DE LA TARA + SUELO SECO 36.57 31.59 23.97 26.69 19.53 22.642 21.30

    PESO DEL AGUA 3.66 2.17 2.52 1.98 0.24 0.20 0.13

    PESO SUELO SECO 9.37 5.72 6.74 5.33 0.97 0.83 0.58

    CONTENIDO DE HUMEDAD 39.03 37.93 37.32 37.10 23.82 23.70 23.61

    PROMEDIO 23.71

    %

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    CLASIFICACION MUESTRA 02:

    AASHTO = A-6 (10) Suelo arcilloso

    Suelo arcilloso con ndice de grupo = 10

    (regular como terreno de fundacin); con un

    contenido de finos de 83.09% medianamente

    plsticos, contenido de grava en un 0.55% y

    contenido de arenas en un 16.36%.

    SUCS = O L - Arcilla limosa orgnica.

    Arcilla limosa orgnica de mediana

    plasticidad (I.P.=14.12); con bajo contenido de

    gravas, un contenido de arena regular y un elevado

    contenido de finos. De color oscuro y con restos de

    material vegetal.

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    8. CONCLUSIONES

    Una de las consideraciones que se debe tener es el lavado de la

    muestra antes y despus de ser ensayada para evitar sobre

    estimaciones del peso que se obtiene al final y por ende el porcentaje de

    desgaste.

    El sistema de clasificacin AASHTO, es una de los sistemas ms

    importantes y utilizado en la clasificacin de suelos, para elaborar

    trabajos de pavimentacin.

    Es evidente que una clasificacin se relacionar los suelos con diferentes

    situaciones constructivas, con el fin de evaluar su efectividad ante

    diversas solicitaciones externas.

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    9. BIBLIOGRAFIA

    http://www.wikivia.org/wikivia/index.php/Clasificaci%C3%B3n_AASHTO

    http://www.ingenierocivilinfo.com/2010/04/sistema-de-clasificacion-

    aashto.html

    http://www.mtc.gob.pe/portal/Manual_Suelos_final.pdf