marco teórico penetracion pdc
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Marco teorico del marco de penetracion dinamica de las penetraciones dinamicas de los marcos teoricos de las penetraciones dinamicasTRANSCRIPT
Contenido
1. INTRODUCCIÓN.....................................................................................................................3
2. JUSTIFICACIÓN......................................................................................................................4
3. OBJETIVOS.............................................................................................................................5
3.1 Objetivo General...................................................................................................................5
3.2 Objetivos Específicos...........................................................................................................5
4. METODOLOGÍA......................................................................................................................6
5. MARCO TEORICO..................................................................................................................7
6. ANALISIS DE RESULTADOS...............................................................................................9
7. CONCLUSIONES..................................................................................................................14
8. BIBLIOGRAFIA......................................................................................................................15
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1. INTRODUCCIÓN
El penetrometro dinámico de cono PDC es una herramienta simple y sencilla que
permite realizar de una manera rápida, una auscultación in situ de las capas de
suelo, granulares y levemente cementadas componentes de un pavimento durante
su construcción o en su etapa de servicio.
El principio de funcionamiento es muy simple: una sonda con su extremo en forma
de cono penetra a través de las capas en forma continua bajo la acción dinámica
de una masa M que cae libremente de una altura H, ambas fijas y preestablecidas.
La penetración medida es una función de la resistencia al corte in situ de los
materiales y el perfil de resistencia en profundidad, da una indicación de las
propiedades de los materiales de todas las capas de la estructura hasta una
profundidad de auscultación determinada. El equipo es liviano, fácilmente
transportable por una persona y su operación es totalmente manual, no
requiriendo para la ejecución de la prueba de ningún otro dispositivo auxiliar.
En el siguiente laboratorio se desarrollará la metodología expuesta en la norma
INVIAS y algunos conocimientos vistos en el aula de clase, para determinar
diversos factores importantes en el diseño de pavimentos.
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2. JUSTIFICACIÓN
La realización de ensayos como parte fundamental de la investigación y como
parte de incentivo en el desarrollo de los procesos teóricos que se ven en el aula
de clase, fortalecen el aprendizaje y fomentan la aplicación de los mismos
conceptos que serán aplicados en la vida real.
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3. OBJETIVOS
3.1 Objetivo General
Realizar los ensayos de densidad de cono, arena y CBR siguiendo las normas
y los parámetros que se mencionan en la norma INVIAS y la metodología vista
en clase.
3.2 Objetivos Específicos
Determinar el valor del CBR a partir de la información obtenida en el laboratorio
del penetrometro dinámico de cono.
Determinar la densidad húmeda y la densidad seca del material ensayado en la
prueba de cono y arena.
Determinar el valor del CBR mediante el índice de PDC con las formulas
establecidas por el INVIAS.
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4. METODOLOGÍA
Para la realización de este informe, primero que todo se tomaron los datos en
campo y en laboratorio, posteriormente se realizaron los cálculos pertinentes para
lograr los objetivos esperados en la práctica siguiendo los lineamientos de la
norma INVIAS y de los conocimientos adquiridos en clase.
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5. MARCO TEORICO
El Penetrómetro Dinámico de Cono (PDC)
El Penetrómetro Dinámico de Cono (PDC) mide la penetración dinámica por
golpes, a través del terreno natural o suelo fundación, levemente cementados. Es
un método no destructivo capaz de medir la capacidad estructural in situ del suelo
de fundación. El equipo puede ser utilizado en: Identificación de tramos
homogéneos, control de la construcción de las distintas capas de pavimento y
determinación de la eficiencia de equipos de compactación, evaluación de un
suelo colapsable, estabilidad de taludes etc. 1
CBR
Es una medida de la resistencia al esfuerzo cortante de un suelo bajo condiciones
de densidad y humedad. La metodología utilizada en la ejecución de los ensayos
es la normada por ASTM-D 1883 para los ensayos de CBR de laboratorio, ASTM-
D 4429-93 para los ensayos de CBR in situ. 2
Penetrómetro dinámico
Son un tipo de ensayos de penetración, empleados en la determinación de las
características geotécnicas de un terreno, como parte de las técnicas de
reconocimiento de un reconocimiento geotécnico.
Consisten en la introducción en el terreno de un elemento de penetración,
generalmente de forma cónica, unido solidariamente a un varillaje. La hinca se
realiza por golpeo de una maza con un peso definido, sobre un cabezal colocado
en la parte superior del varillaje.3
Arena de Ottawa
1 Tupia Carlos. Evaluación de la capacidad de soporte del terreno por medio de un equipo de penetración dinámica. (2001) Lima-Perú2 Ibíd.3 Enciclopedia libre. Penetrómetro dinámico. [En línea] Consultado el 27 de Septiembre de 2015
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La arena que se utilice deberá ser limpia, seca, tener una densidad y gradación
uniforme, no cementada, durable y que fluya libremente. Se puede usar una
gradación que tenga un coeficiente de uniformidad (D60 /D10) inferior a 2, un
tamaño máximo de partículas menor a 2.0mm (No.10) y menos del 3% en peso
que pase 250 µm, (No.60). Es necesario que la arena tenga una densidad y
gradación, uniforme para evitar la segregación durante la manipulación,
almacenamiento y el uso.4
6. ANALISIS DE RESULTADOS
6.1 ENSAYO DE PENETROMETRO DINAMICO DE CONO
4 Instituto Nacional de Vías INVIAS. Norma I.N.V. E–161–07 [En Línea] Consultado el 26 de Septiembre de 2015
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Se tomaron los datos en campo los cuales quedaron consignados en la siguiente tabla:
Tabla 1. Penetración en el suelo
Numero de golpes Penetración en (mm)0 05 26
10 4715 7120 9025 11030 13235 15940 18345 20750 236
Fuente: Autor.
Se dibuja la curva de número de golpes vs penetración y se obtiene:
Gráfica 1. Curva de evolución de la penetración
Se obtienen las pendientes de cada línea de tendencia y luego se determina el valor del CBR con la fórmula de la UPTC para suelos finos.
Tabla 2. Valor de CBR.
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Penetración en mm Índice de penetración DN en mm/golpe
Valor del CBR, %CBR=30.52(DN)^-0.62
0-132 4.4 12.18132-236 5.2 10.98
0-236 4.7 11.66Fuente: Autor.
Se toma el valor de 11.66 que es con el que se va a trabajar, luego se construye la gráfica de diagrama estructural.
Gráfica 2. Diagrama estructural.
Fuente: Autor.
Luego se realizan las correlaciones según el CBR hallado anteriormente de 11.66 en las unidades correspondientes.
Tabla 3. Correlaciones.
Mr (Mpa) Mr (Kg/cm^2) Mr (Lb/pulg^2) Mr (N/m^2)116.61 1166.11 17491.69 116611260.58
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K (Kg/cm^3) K (Lb/pulg^3) K (Mpa/m)5.74 207.06 57.44
Fuente: Autor.
Este método de ensayo se usa para evaluar la resistencia in-situ de suelos inalterados y/o materiales compactados.
6.2 ENSAYO DE CONO Y ARENA
El primer paso es escoger el sitio de la excavación y lugar del ensayo,
posteriormente se procede a la excavación la cual fue de 15cm de profundidad.
Luego de haber excavado de lleva acabo la extracción de material y el llenado con
la arena de densidad conocida.
Se calcula la densidad del suelo húmedo, in situ, dividiendo la masa del material
húmedo removido por el volumen del hueco. Se determina el Instituto Nacional de
Vías E 161 – 2 contenidos de humedad del material extraído del hueco y se
calcula su masa seca y la densidad seca del suelo en el campo, usando la masa
húmeda del suelo, la humedad y el volumen del hueco.
La densidad de los materiales que se obtuvo en campo fue la siguiente
Tabla 4. Densidad.
DENSIDADUbicación
Profundidad (cm) 10W frasco+cono+arena I (g) 7080
M1W frasco+cono+arena F (g) 3704
Constante del cono (g) 1760 M2Densidad de la arena (gr/cm^3) 1.5 ᵟ1W material extraído húmedo (g) 1874
Fuente: Autor.
Se realizan los cálculos según la norma INVIAS E-161-07
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Tabla 5. Volumen y masa seca.
Volumen del hueco de ensayo (cm3) 1077
Masa seca del material removido del hueco de ensayo (g) M4
1748
Fuente: Autor.
Luego se obtienen los datos de humedad con la información que se obtuvo en campo y se saca el porcentaje de humedad del suelo para continuar con los cálculos.
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Tabla 6. Humedad.
HUMEDADCapsula N° 9
Peso capsula + suelo húmedo (g) 28.969Peso capsula + suelo seco (g) 27.817
Peso capsula (g) 12.96Fuente: Autor.
De la norma INVIAS E-161-07 se sacan las siguientes formulas:
Tabla 6. Humedad.
ᵟm (g/cm3) 1.74ᵟd (g/cm3) 1.62
Fuente: Autor.
Se obtienen los valores de densidad del material húmedo de 1.74 g/cm3 y seco de 1.62 g/cm3.
7. CONCLUSIONES
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El Penetrómetro Dinámico de Cono (PDC), se describe como un
instrumento liviano de fácil transporte para ser utilizado en lugares
inaccesibles.
El método sirve para los suelos que no contiene cantidades apreciables de
rocas o de material grueso de tamaño superior a 38mm (1½”) de diámetro.
Este método de ensayo se usa para determinar, en el sitio, la densidad o la
masa unitaria de los suelos con el equipo de cono de arena.
Obtener la información geotécnica que brindan los métodos tradicionales
para el diseño y evaluación de pavimentos, en forma rápida, confiable y
económica.
Estos valores de índice de penetración (DN) para los tipos de suelos
nombrados son los que se deben considerar en la evaluación con el ensayo
de PDC.
Utilizar el equipo de Penetración Dinámica de Cono no quiere decir que se
deja de realizar los ensayos de CBR en laboratorio sino que permite
obtener mayor información de la capacidad de soporte del suelo.
8. BIBLIOGRAFIA
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Instituto Nacional de Vías INVIAS. Norma I.N.V. E–161–07 Densidad o
masa unitaria del suelo en el terreno método del cono de arena [En Línea]
Consultado el 26 de Septiembre de 2015.
Tupia Carlos. Evaluación de la capacidad de soporte del terreno por medio
de un equipo de penetración dinámica. (2001) Lima-Perú.
Enciclopedia libre. Penetrómetro dinámico. [En línea] Consultado el 27 de
Septiembre de 2015.
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