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Laboratorio de Materiales para Carreteras.
Especializacin en Geotecnia Vial y Pavimentos. PUJ
Hermes Ariel Vacca G. I.C. Esp.
LABORATORIO DE PRUEBAS Y ENSAYOS DEINGENIERIA CIVILACREDITADOResolucin No 16395 de 2004
Superintendencia de industria y comercio
Calle 40 No 5-50 Ed. Jose G. Maldonado S.J. Bogot D.C.
LABORATORIO DE PRUEBAS Y ENSAYOS DEINGENIERIA CIVILACREDITADOResolucin No 16395 de 2004
Superintendencia de industria y comercio
Calle 40 No 5-50 Ed. Jose G. Maldonado S.J. Bogot D.C.
I.C. HERMES ARIEL VACCA G.
Especialista en Geotecnia Vial y Pavimentos. PUJ
Estudiante de Maestra en Ingeniera Civil. PUJ
Ingeniero de laboratorio de Pruebas y ensayos. PUJ
Tel: 3 20 83 20 Ext 5399
vacca@javeriana.edu.co
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1. BASES ESTABILIZADAS
2. TRIAXIAL ESTICO. (CU, CD Y UU) TRIAXIALDINMICO ENSAYOS
3. GEOFISICOS (BENDER ELEMENT).4. DETERMINACIN DEL Mr PARA MATERIALES DE
BASES Y SUBBASE GRANULAR.
5. DISEO DE MEZCLAS ASFLTICAS - MARSHALL.
6. CARACTERIZACIN DINMICA DE MEZCLASASFLTICAS
CONTENIDO
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1. BASES ESTABILIZADAS
(INVE 806 -807 -808)
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Para que estabilizar?
Mejorar propiedades fsicas y mecnicas de lossuelos.
Disminuir susceptibilidad de los materiales a
cambios ambientales. Facilidad al construir.
Costos (tiempos , espesores).
Mejora de densidad en campo.
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ESTABILIZACIN CON CEMENTO
En trminos de costos para suelos granulares.
De bajo ndice de plasticidad. Para alto contenido de finos y plasticidad.
Altos contenidos de cemento > costos
Mezcla en obra
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OBJETIVOS
Mejorar un suelo en condiciones hmedas
Hace parte de la estructura. Mejorar condiciones de plasticidad.
Aplicable a vas con trfico NT1.
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Materiales a estabilizar.
Lmite lquido % max 35.
IP % max 15
Tamiz No 4. (% pasa) Min 60
Tamiz No 200. (% pasa) Max 50
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EFECTOS DEL CEMENTO PROTLAND TIPO I ENLOS SUELOS.
Reduccin del Lmite lquido e ndice de
plasticidad. Incremento de la capacidad portante.
Disminucin de espesores.
Mejora del Mr.
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DISEO DE SUELO CEMENTO.Determinar el contenido de cemento que cumpla las especificaciones.
Resistencia a la compresin ..2.1 MPa.
Durabilidad : (Expansin y contraccin- INVE 807)
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Procedimiento.
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Procedimiento.
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2. TRIAXIAL ESTICO. (CU, CD YUU) TRIAXIAL DINMICO
ENSAYOS.
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EQUI PO TRI AXI AL GDS 2Hz
TIPOS DE ENSAYOS
Estticos
Dinmicos: Cclicos
Mdulos resilientes en materiales desubrasante y granulares.
Foto 1: Equipo Triaxial GDS 2Hz
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Caractersticas del equipo
Celda de carga: 60 KN.
Resolucin fuerza: 0.1% Full RangoOutput.
Frecuencias: 0.3 Hz 2.0 Hz.
Celda de Presin: 1700 KPa.
Muestras (Dimetro): 3.0 cm 10 cm.Foto 2: Celda de presin de cmara
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ENSAYO TRI AXI AL
TIPOS DE ENSAYOS
Estticos: (CD, UU, CU) Dinmicos:
Cclicos
Mdulos resilientes en materiales de
subrasante y granulares.
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Exploracin encampo
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Exploracin en campo
Equipo para perforacin y lavado
Muestreadores (alteradas)
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Transporte de muestras allaboratorio.
I nalterados o alt eradas?
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Transporte de muestras allaboratorio.
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Identificacin
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Inalterados o alteradas?
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Inalterados o alteradas?
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Identificacin. Humedad?
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ENSAYO TRIAXIAL
RESUMIENDO
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Importancia de la manipulacin de las muestras.
Toma demuestras
Transporte
Manipulacin
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Importancia de la manipulacin de las muestras.
Toma demuestras
Transporte
Manipulacin
Otros.
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ENSAYO TRIAXIALPROCEDIMIENTO
DEL ENSAYO
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Preparacin de lamuestra.
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Preparacin de lamuestra.
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Preparacin de lamuestra.
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Preparacin de lamuestra.
Mediadas.
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Preparacin dela muestra.
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Controladores depresin kPa
Cmara
Caja de datos
PC
Actuador
Celda carga
P. Poros
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Preparacin de los aditamentos.
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Preparacin y montaje.
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Cmara Presin deconfinamiento.
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ENSAYO TRI AXI AL ESTATI CO
Parmetros a determinar: C y
TIPOS DE ENSAYOS
Consolidado Drenado. CD
Consolidado No drenado. CU
No consolidado No drenado. UU
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ENSAYO TRI AXI AL ESTATI CO
B DE SKEMPTON
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ENSAYO TRI AXI AL ESTATI CO
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 4 8 12 16 20 24 28
Deformacion Axial Unitaria (%)
EsfuerzoDesviador
d(kPa)
53 kPa 123 kPa 155 kPa
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
0 4 8 12 16 20 24 28
Deformacion Axial Unitaria (%)
Presind
ePoros(kPa)
53 kPa 123 kPa 155 kPa
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p` vs q
0
20
40
60
80
100
120
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
p` (kPa)
q
(kPA)
53 kPa 123 kPa155 kPa Criterio q/p` MximoCriterio de desviador Mximo Circulo Criterio Desviador MximoCirculo Criterio q/p` Mximo Circulo Criterio Desviador MximoCirculo Criterio q/p` Mximo Circulo Criterio Desviador MximoCirculo Criterio q/p` Mximo Lineal (Criterio de desviador Mximo)
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ENSAYO TRI AXI AL DI NMI COParmetros a determinar:
-80
-40
0
40
80
120
160
200
-0,040 -0,030 -0,020 -0,010 0,000 0,010 0,020 0,030 0,040 0,050 0,060
Deformacin Axial (mm/mm)
0,5Esfuerzodesviador(KPa)
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ENSAYO TRIAXIAL DINMICO
-10
-5
0
5
10
15
20
-0 , 10 0 -0 ,0 80 -0 ,06 0 -0 ,0 40 -0 ,02 0 0 ,00 0 0 ,020 0 ,0 40 0 , 060 0 ,0 80 0 , 10 0
D e for m a c in A x ia l (mm /mm )
0
,5
E
s
fu
e
rz
o
d
e
s
v
ia
d
o
r
(k
P
a
)
C ic l o N o 1
C ic l o N o 2
C ic l o N o 3
C ic l o N o 4
C ic l o N o 5
C ic l o N o 6
C ic l o N o 7
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Mdulo vs Deformacin;
profundidad de 20 a 30 m.
Mdulo vs Deformacin;profundidad de 30 a 40 m.
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
80000
1,00E-06 1,00E-05 1,00E-04 1,00E-03 1,00E-02 1,00E-01 1,00E+00Deformacin (mm/mm)
MdulodeElasticidad,
E(kP
a)
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
50000
1,00E-06 1,00E-05 1,00E-04 1,00E-03 1,00E-02 1,00E-01
Deformacin (mm/mm)
MdulodeElasticidad,
E(kPa)
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3. ENSAYOS GEOFSICOS
BENDER ELEMENT
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LABORATORIO DE PRUEBAS Y ENSAYOS DEINGENIERIA CIVILACREDITADOResolucin No 16395 de 2004Superintendencia de industria y comercio
Calle 40 No 5-50 Ed. Jose G. Maldonado S.J. Bogot D.C.
Propiedades e ndice del material
Suelos arcillosos de alta plasticidad (CH)
Informacin de la perforacin (trabajo in situ.
Humedad.
Lmites de consistencia
Lmite Lquido. LL.
Lmite plstico. LP.
ndice de plasticidad. IP. Relacin de vacos. e.
Peso unitario.
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Curvas esfuerzo - deformacin
Suelos arcillosos de alta plasticidad (CH)
-80
-40
0
40
80
120
160
200
-0,040 -0,030 -0,020 -0,010 0,000 0,010 0,020 0,030 0,040 0,050 0,060
DeformacinAxial (mm/mm)
0,5Esfuerzodesviador(KPa)
Geofsicos: velocidad de ondas Vp - vs.
Relacin de Poisson, Mdulos de rigidez, Elstico, Bulk
ENSAYOS Y CARACTERIZACIN DEMUESTRAS
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Dimetro (cm) Velocidad Vp
Altura (cm)
Area (cm 2) Mdulo de elasticidad E kPa
Volumen (cm 3)
Peso (g)Humedad I nicial (% ) Amortiguamiento
Humedad Final (% ) Calculado a partir de la fase de vibracin libre de la muestra
Poisson (Asumido) luego del pulso (decremento logartmico)
Peso unitario hmedo (kg/ m3)
I I . CARACTERI STICAS DEL EQUI PO
I V. DATOS
Secuencia deciclos Tiempo (10
-5) (s) Vp (m/s)Mdulo de
elasticidad (kPa)
1re ciclo 252,00 84,54 11430,00
2do ciclo 260,00 81,94 10737,44
3er ciclo 220,00 96,84 14996,91
4to ciclo 216,00 98,63 15557,50
5to ciclo 225,00 94,69 14337,79
6to ciclo 214,00 99,55 15849,65 98,00
55,91 7,49% 98,00
98,00
Frecuencia de pul so (Excitacin)
(kHz)
29,71
Vs (m/s)Amortiguamiento
(%)
4
30,0
1919,10
0,25
6,15
29,2701,2
12,30
365,38
Esfuerzo deconfinamiento
(kPa)
11,07%
57,48
47,31
7,47%
7,61%
7,22%
98,00
48,81 12,72% 98,00
56,94
54,67
98,00
21
)1(2
=
Vs
Vp
( )( )22
22243
sp
sps
VV
VVVE
=
=
+ni
i
x
xLn
n
1
2=
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Muestras de suelo ensayadas fueron extradas entre los 4,5 y 50,0metros de profundidad.
y = 0,017x + 0,9146R2 = 0,7723
1,01,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,04,5
5,0
50 70 90 110 130 150 170 190 210ndice de Plasticidad, IP (%)
RelacindeVacis,e
Correlacin entre la Relacin de Vacos y el ndice dePlasticidad, IP
H A i l V G I C E
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Correlacin entre el Peso Unitario y el ndice de
Plasticidad, IP.
y = -1,8247x + 1610,7R2 = 0,7063
1200
1250
1300
1350
1400
1450
1500
1550
1600
50 70 90 110 130 150 170 190 210ndice de Plasticidad, IP
PesoUnitarioHmedo(kg/m3)
H A i l V G I C E
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Correlacin entre la humedad y el ndice de Plasticidad,
IP.
y = 1,2845x + 10,346R
2= 0,9835
y = 0,5987x + 45,943
R2
= 0,5221
y = 0,2845x + 10,346
R2
= 0,7450
50
100
150
200
250
300
70,0 90,0 110,0 130,0 150,0 170,0 190,0 210,0IP (%)
Humedad(%)
LL LP Wn Lineal (LL) Lineal (Wn) Lineal (LP)
H A i l V G I C E
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Go = -65751Ln(x) + 407785
Go = -88895Ln(x) + 518555
1000
10000
100000
1000000
50 100 150 200 250ndice de Plasticidad, IP (%)
MdulodeRigidezMx
imo,
Go
(kPa)
Go Bender Go Logartmica (Go Bender) Logartmica (Go)
Valores de Go obtenidos con el Bender y la
Correlacin establecida para los suelos de Bogot
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4. DETERMINACIN DEL Mr PARAMATERIALES DE BASES Y SUBBASE
GRANULAR.
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MODULO RESI LI ENTE
Parmetros a determinar: Mr
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Deformaciones
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EN SUELOS FINOSEsfuerzo deDesviacin
Nominal d
Presin deCmara
DeformacinRecuperada
Promedior promedio dAplicado
Promedio
MduloResiliente d / r
(kPa) (kPa) m mm/mm (kPa) (MPa)27,6 41,4 183,53 0,00184 45,87 25,0
13,8 41,4 79,53 0,00080 35,12 44,5
27,6 41,4 178,78 0,00179 44,85 25,1
41,4 41,4 280,55 0,00281 55,05 19,6
55,2 41,4 333,25 0,00333 65,06 19,568,9 41,4 422,08 0,00422 72,24 17,1
13,8 27,6 88,58 0,00089 32,21 36,6
27,6 27,6 187,68 0,00188 40,76 21,7
41,4 27,6 288,78 0,00289 52,27 18,2
55,2 27,6 342,35 0,00342 64,39 18,8
68,9 27,6 425,98 0,00426 71,43 16,8
13,8 13,8 84,55 0,00085 33,59 39,7
24,8 13,8 193,03 0,00193 42,17 21,8
37,3 13,8 293,95 0,00294 50,40 17,2
49,7 13,8 340,50 0,00341 62,98 18,5
62,0 13,8 417,43 0,00417 72,56 17,4
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EN SUELOS FINOS
Mdulo Resiliente Mr Vs. Esfuerzo Desviador d
10,0
100,0
10,00 100,00
Esfuerzo Desviador d (kPa)
MduloResilienteMr
(MPa)
41.4 kPa 27.6 kPa 13.8 kPa
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EN SUELOS FINOS
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EN SUELOS GRANULARES
Invariante deesfuerzos
Esfuerzo deDesviacin
Nominal d
Presinde
Cmara
DeformacinRecuperada
Promedior promedio
d AplicadoPromedio
MduloResiliente
d / r
(kPa) (kPa) (kPa) m mm/mm (kPa) (Mpa)544,67 103,4 103,4 274,63 0,001373 234,47 170,81
86,26 20,7 20,7 53,70 0,000269 24,16 90,52
105,90 41,4 20,7 91,95 0,000460 43,80 95,19
124,24 62,1 20,7 125,88 0,000629 62,14 98,71
139,81 35,4 34,5 76,30 0,000382 36,31 95,41
178,67 68,9 34,5 133,60 0,000668 75,17 112,15
227,71 103,4 34,5 235,58 0,001178 124,21 104,58
297,62 68,9 68,9 168,93 0,000845 90,92 106,56
431,65 137,9 68,9 262,45 0,001312 224,95 171,50
431,65 206,8 68,9 262,45 0,001312 224,95 171,50
380,21 68,9 103,4 128,58 0,000643 70,01 104,81
507,55 103,4 103,4 256,80 0,001284 197,35 154,14
507,55 206,8 103,4 256,80 0,001284 197,35 154,14
643,01 103,4 137,9 269,35 0,001347 229,31 169,55660,99 137,9 137,9 288,05 0,001440 247,29 171,80
660,99 275,8 137,9 288,05 0,001440 247,29 171,80
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p
EN SUELOS GRANULARES
Mdulo Resiliente Mr Vs. Invariante de Esfuerzos
10,00
100,00
1000,00
10,00 100,00 1000,00
Invariante de Esfuerzos (kPa)
MduloResil
ienteMr(MPa)
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p
ENSAYO DE CORTE RPIDO
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5
Deformacin (%)
EsfuerzoDesviador(kPa)
ENSAYO DE CORTE RPIDO
0
10
20
30
40
50
60
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
Deformacin (%)
EsfuerzoD
esviador(kPa)
EN SUELOSGRANULARES
EN SUELOS
FINOS
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p
Correlaciones entre el mduloresiliente y el CBR
Mr = 17,6 CBR0,64
(MPa) 2 < CBR < 12
Mr = 22,1 CBR0,55 (MPa) 12 < CBR < 80
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ANANLI SI S DEL COMPORTAMI ENTO DEL MLI SI S DEL COMPORTAMI ENTO DEL MDULO RESI LI ENTEDULO RESI LI ENTE(( MrMr ) CON RESPECTO A LA VARI ACI) CON RESPECTO A LA VARI ACI N DE ENERGN DE ENERG A DEA DE
COMPACTACICOMPACTACI N Y HUMEDAD PARA SUELOS GRANULARESN Y HUMEDAD PARA SUELOS GRANULARES
DELDEL REA DE BOGOTREA DE BOGOT D.C.D.C.
LABORATORIO DE PRUEBAS Y ENSAYOS DEINGENIERIA CIVILACREDITADOResolucin No 16395 de 2004
Superintendencia de industria y comercio
Calle 40 No 5-50 Ed. Jose G. Maldonado S.J. Bogot D.C.
LABORATORIO DE PRUEBAS Y ENSAYOS DEINGENIERIA CIVILACREDITADOResolucin No 16395 de 2004
Superintendencia de industria y comercio
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1. INTRODUCCIN YJUSTIFICACIN
h1
h2
h4
h3
Estructura de pavimento convencional
CAPA DE RODADURA
CONCRETO ASFLTICO
BASE GRANULAR
SUB-BASE GRANULAR
SUBRASANTE
DETERMINACIN DEL
MDULO RESILIENTE.
Correlaciones establecidas.
Ensayos de carga esttica
(Campo y laboratorio)
Ensayos de carga dinmica(Campo y Laboratorio)
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1. INTRODUCCIN YJUSTIFICACIN
h1
h2
h4
h3
CAPA DE RODADURA
CONCRETO ASFLTICO
BASE GRANULAR
SUB-BASE GRANULAR
SUBRASANTE
ESTUDIO DEL MDULORESILIENTE
GRANULARES
Aire
Agua
Slido
Volumen (cm3) Peso (g)
Wa
Ws
W W
Va
Vs
VV
Vv
RELACIONES DE FASE DEL SUELO
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v = 1
h=
3
h
=
3
v = 1
Muestra de material granular
Montaje equipo Triaxial GDS - PUJ
Equipo Triaxial, Pontificia Universidad Javeriana.
DETERMINACIN DEL Mr (TRIAXIAL GDS)
1. INTRODUCCIN YJUSTIFICACIN
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AFECTACIN DEL Mr TANTO ENLABORATORIO COMO EN CAMPO
2. FACTORES QUE AFECTANEL Mr EN MATERIALESGRANULARES.
CONTENIDO
DE
HUMEDAD
MAGNITUD
DE ESFUERZOS
=1 + 2+ 3
TIPO DE
MATERIAL
TIPO DE
MUESTRA
COMPACTADA
ENERGA DECOMPACTACIN
CONDICIONESDE ESTADO
Rodriguez, Jorge A. Mtodos Numricos en anlisis de estabilidad. Pontificia Universidad Javeriana. 2005.
Secretaria de Comunicaciones y Transporte Instituto Mexicano del Transporte. Mdulo De Resiliencia en suelos Finos y Materiales Granulares, PublicacinTcnica No 142. Sanfandila, Qro. 2001.
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ESTUDIO DEL MDULO RESILIENTE PARA
MATERIALES GRANULARES
Tipo de material, (Arenaarcillosa SC y Grava arcillo
limosa GC-GM). Condiciones de estado.
Energa de compactacin.
Contenido de agua.
3. CARACTERIZACIN
Compactacin de muestras.
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3. CARACTERIZACIN
CARACTERIZACIN BSICA DE LOS MATERIALESESTUDIADOS
INVIAS, (Instituto nacional de vas). Normas y especificaciones tcnicas. Editorial Escuela Colombiana de
Ingeniera, Bogot DC., 1998.
SUCS SC GC-GMMaterial que pasa el tamiz No 200 % 28,7 42,6Gravas % 27,9 28,9Arenas % 43,4 28,5
Lmite Lquido % 26 27Lmite Plstico % 16 23ndice plasticidad % 10 4Peso especfico de slidos Gs 2,511 2,678
CARACTERIZACIN BSICA DE LOS MATERIALES
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3. CARACTERIZACIN
COMPACTACIN EN LABORATORIO
CURVA DE COMPACTACIN
2,00
2,02
2,04
2,06
2,08
2,10
2,12
2,14
2,16
3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 11,00 12,00 13,00
Contenido de Humedad %
PesoU
nitarioSecog/cm
3
Proctor Modificado Mtodo D. INV E 142-98. INVIAS, (Instituto nacional de vas). Normas y especificacionestcnicas. Editorial Escuela Colombiana de Ingeniera, Bogot DC., 1998.
SUCS SC GC-GMDensidad seca mxima g/cm3 2,154 1,966Contenido de humedad ptima % 8 11
DATOS DE PROCTOR MODIFICADO MTODO D (INVE 142-98)
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3. CARACTERIZACIN
ENERGA DE COMPACTACIN Y CAMBIODE HUMEDAD
Ec=V
W h N n
W: Peso del martillo de compactacin.
h.: Altura libre del martillo de compactacin.
N: Nmero de capas en que se coloca el suelo
n: No. de golpes que se le aplica a cada capa con el martillo de compactacin.
V: Volumen del suelo compactado el cual debe ser igual al molde decompactacin.
Nota: EL No de golpes/capa corresponde a al energa de compactacin para ladeterminacin del CBR.
Designacin
Ec1 250.4 ALTA
Ec2 116.2 MEDIA
Ec3 53.7 BAJA
Ec1 + 5% w 250.4 ALTA
Ec2 + 5% w 116.2 MEDIAEc3 + 5% w 53.7 BAJA
Energa de com pactacin Ton m/m3
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3. CARACTERIZACIN
DETERMINACIN DEL MDULO RESILIENTE
(EQUIPO TRIAXIAL)
Celda Triaxial
SecuenciaPresn de
confinamiento
Mximo
Esfuerzo Axial
EsfuerzoCclico
Esfuerzo deContacto
# de Ciclos
(kPa) (kPa) (kPa) (kPa)Acondicionamiento 103,4 103,4 93,1 10,3 500
1 20,7 20,7 18,6 2,1 1002 20,7 41,4 37,3 4,1 1003 20,7 62,1 55,9 6,2 100
4 34,5 34,5 31,1 3,5 1005 34,5 68,9 62,0 6,9 1006 34,5 103,4 93,1 10,3 1007 68,9 68,9 62,0 6,9 1008 68,9 137,9 124,1 13,8 1009 68,9 206,8 186,1 20,7 10010 103,4 68,9 62,0 6,9 10011 103,4 103,4 93,1 10,3 10012 103,4 206,8 186,1 20,7 100
13 137,9 103,4 93,1 10,3 10014 137,9 137,9 124,1 13,8 10015 137,9 275,8 248,2 27,6 100
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3. CARACTERIZACIN
DETERMINACIN DEL MDULO RESILIENTE
(TRIAXIAL)
Mdulo Resiliente Mr Vs. Invariante de Esfuerzos
10
10 0
1000
10 100 1000
Invariante de Esfuerzos (kPa)
M
duloResilienteMr(MPa
E = K1 K2
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4 Anlisis del Mr variando
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4. Anlisis del Mr variandoEnerga de compactaciny contenido de humedad.
ANLISIS CON RESPECTO A LA ENERGA DE COMPACTACIN PARA
LOS MATERIALES.
1,85
1,90
1,95
2,00
2,05
2,10
0 40 80 120 160 200 240 280
Energ a de Compactacin Ton m / m3
PesoUnitariog/cm
3
SC SC + 5%w
1,70
1,75
1,80
1,85
1,90
1,95
2,00
0 40 80 120 160 200 240 280
Energa de Compactacin Ton m / m3
PesoUnitariog/cm
3
GC-GM GC-GM+5%w
1,701,751,801,851,901,952,002,052,10
0 40 80 120 160 200 240 280
Energa de Compactacin Ton m / m3
PesoUnitariog/cm
3
SC SC + 5%w GC-GM GC-GM+5%w
6065707580859095
100105
0 40 80 120 160 200 240 280
Energa de Compactacin Ton m / m3
Saturacin(%)
SC SC + 5%w
60
65
70
75
80
85
90
0 40 80 120 160 200 240 280
Energa de Compactacin Ton m / m3
Saturacin(%)
GC-GM GC-GM+5%w
6065707580859095
100105
0 40 80 120 160 200 240 280
Energa de Compactacin Ton m / m3
Saturacin(%)
SC SC + 5%w GC-GM GC-GM+5%w
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0 40 80 120 160 200 240 280
Energa de Compactacin Ton m / m3
Relacindevaciose
SC SC + 5%w
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
0,55
0 40 80 120 160 200 240 280
Energa de Compactacin Ton m / m3
Rela
cindevaciose
GC-GM GC-GM+5%w
0,150,20
0,250,300,350,400,450,500,55
0 40 80 120 160 200 240 280
Energa de Compactacin Ton m / m3
Rela
cindevaciose
SC SC + 5%w GC-GM GC-GM+5%w
10
15
20
25
30
0 40 80 120 160 200 240 280
Energa de Compactacin Ton m / m3
Porosidad
SC SC + 5%w
1015
20
25
30
35
40
0 40 80 120 160 200 240 280
Energa de Compactacin Ton m / m3
Porosidad
GC-GM GC-GM+5%w
1015
20
25
30
35
40
0 40 80 120 160 200 240 280
Energa de Compactacin Ton m / m3
Porosidad
SC SC + 5%w GC-GM GC-GM+5%w
Hermes Ariel Vacca G. I.C. Esp.
4 Anlisis del Mr variando
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4. Anlisis del Mr variandoEnerga de compactaciny contenido de humedad.
ANLISIS CON RESPECTO AL PORCENTAJE DE COMPACTACIN
1,85
1,90
1,95
2,00
2,05
2,10
86% 88% 90% 92% 94% 96% 98%
Porcentaje de compactacin
PesoUnitariog/cm
3
SC SC + 5%w
1,70
1,75
1,80
1,85
1,90
1,95
2,00
88% 92% 96% 100% 104%
Porcentaje de compactacin
PesoUnitariog/cm
3
GC-GM GC-GM+5%w
1,70
1,75
1,80
1,85
1,90
1,95
2,00
2,05
2,10
84% 88% 92% 96% 100%
Porcentaje de compactacin
PesoUnitariog/cm
3
SC SC + 5%w GC-GM GC-GM+5%w
6065707580859095
100105
86% 88% 90% 92% 94% 96% 98%
Porcentaje de compactacin
Saturacin(%)
SC SC + 5%w
60
65
70
75
80
85
90
88% 90% 92% 94% 96% 98% 100% 102%
Porcentaje de compactacin
Saturacin(%)
GC-GM GC-GM +5%w
6065707580859095
100105
86% 88% 90% 92% 94% 96% 98% 100%
Porcentaje de compactacin
Saturacin(%)
SC SC +5%w GC-GM GC-GM +5%w
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
85% 87% 89% 91% 93% 95% 97%
Porcentaje de compactacin
Rela
cindevaciose
SC SC + 5%w
10
15
20
25
30
86% 88% 90% 92% 94% 96% 98%
Porcentaje de compactacin
Porosidad
SC SC + 5%w
914
19
24
29
34
39
88% 90% 92% 94% 96% 98% 100% 102%
Porcentaje de compactacin
Porosidad
GC-GM GC-GM +5%w
914
19
24
29
34
39
86% 88% 90% 92% 94% 96% 98% 100% 102%
Porcentaje de compactacin
Porosidad
SC SC +5%w GC-GM GC-GM +5%w
0.000.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
88% 90% 92% 94% 96% 98% 100%
Porcentaje de co mpactacin
Relaci
ndevaciose
GC-GM GC-GM + 5%w
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
86% 88% 90% 92% 94% 96% 98% 100%
Porcentaje de compactacin
Relacin
devaciose
GC-GM GC-GM + 5%w SC SC + 5%w
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4 Anlisis del Mr variando
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MATERIAL GC-GM
10
100
1000
10 100 1000Invariante de esfuerzos
M
r(MPa)
Ec1 Ec2 Ec3 Ec1+5% Ec2+5% Ec3+5%
MATERIAL GRANULAR SC
10
100
1000
10 100 1000Invariante de esfuerzos
Mr(MPa)
Ec1 Ec2 Ec3 Ec1+5% Ec2+5% Ec3+5% Ec1(2da prueba)
4. Anlisis del Mr variandoEnerga de compactaciny contenido de humedad.
ANLISIS DEL Mr VARIANDO LAS CONDICIONES DE ESTADO.
50 - 70 MPa
GC-GM
SC
50 - 70 MPa
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4. Anlisis del Mr variandoEnerga de compactaciny contenido de humedad.
VARIACIN DE LOS VALORES DE K1 Y K2.
Energa de compactacin K1 Mpa K2
Ec1 19,77 0,29Ec1(2da prueba) 74,96 0,07Ec2 31,34 0,24Ec3 35,98 0,21Ec1 + 5% w 2,86 0,53Ec2 + 5% w 2,48 0,55Ec3 + 5% w 2,60 0,53
Material Granular SC
Energa de com pactacin K1 Mpa K2
Ec1 37,55 0,18Ec2 51,28 0,11Ec3 25,50 0,26Ec1 + 5% w 2,75 0,51Ec2 + 5% w 3,55 0,49Ec3 + 5% w 2,68 0,54
Material Granular GC-GM
Constantes no lineales K1 y K2 para materiales granulares (segnRaday Witczak, MANILLA, 2003)Rangos de K1 y K2 para materiales granulares no tratados (Shooket al, 1982. MANILLA. 2003)
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4 Anlisis del Mr variando
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4. Anlisis del Mr variandoEnerga de compactaciny contenido de humedad.
COMPORTAMIENTO Mr Vs ENERGA DE COMPACTACIN
Datos para un valor de invariante de esfuerzos = 200kPa
0
20
40
60
80
100
120
0 50 100 150 200 250 300
Energa de compactacin ton m/m3
M
dulo(MPa)
GC-GM GC-GM + 5%w
0
20
40
60
80
100
120
0 50 100 150 200 250 300
Energa de compactacin ton m/m3
M
dulo(MPa)
SC SC + 5%w GC-GM GC-GM + 5%w
020
40
60
80
100
120
88% 90% 92% 94% 96% 98% 100%
Porcentaje de compactacin
Mdulo(MPa)
GC-GM GC-GM + 5%w
0
20
40
60
80
100
120
86% 88% 90% 92% 94% 96% 98% 100%
Porcentaje de compactacin
Mdulo(MPa)
SC SC + 5%w GC-GM GC-GM + 5%w
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4 Anlisis del Mr variando
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4. Anlisis del Mr variandoEnerga de compactaciny contenido de humedad.
RESISTENCIA AL CORTE EN COMPRESIN AXIAL
MATERIAL SC
0
200
400
600
800
1000
1200
0 2 4 6 8 10 12
Deformacin axial (%)
Esfuerzod
esviador(kPa)
Ec1 Ec2 Ec3 Ec1+5% Ec2+5% Ec3+5%
MATERIAL GC-GM
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0
Deformacin axial (%)
Esfuerzod
esviador(kPa)
Ec1 Ec2 Ec3 Ec1+5% Ec2+5%
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5. CONCLUSIONES YRECOMENDACIONES
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Los resultados muestran la importancia del anlisisde las condiciones de estado de los materiales.
El contenido de humedad reduce la densidad delmaterial compactado en un valor aproximado del 8%con respecto a la densidad mxima para cada una delas energas adoptadas en el estudio.
El Incremento de humedad en un 5% produce unareduccin del Mr aproximadamente en un 50% paralos dos materiales
Las constantes K1
y K2
determinadas en este estudioconcuerdan con otras investigaciones.
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5. CONCLUSIONES YRECOMENDACIONES
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Por el contenido de humedad los valores de K1 pasan
de 38 a 2,99 y K2 pasa de 0,19 a 0,52.
El valor del Mr vara sustancialmente con las
condiciones de estado de los materiales, esto haceque se deba tener precaucin con el uso deestimativos a partir de correlaciones.
Es necesario adelantar investigaciones tendientes a
complementar esta informacin para otros materialesvariando su humedad.
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5. DISEO DE MEZCLASASFLTICAS - MARSHALL.
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DISEO MARSHALL
Desarrollado por Bruce Marshall del MississippiHighway Department (aos 30)
Se evala un esfuerzo de compactacin.
Nmero de golpes.
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CRITERIOS DISEOMARSHALL
Compactacin. 75 golpes /cara
Estabilidad. N (lb)
Flujo, 0.25 mm (0.1in).
Contenido de aire (%).
Vacos en los agregados minerales (VAM)
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I. GRADACI N COMBINADA PARA LA MEZCLA
pg 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 40 80 200
mm 25,4 19,1 12,7 9,53 4,76 2 0,42 0,18 0,075
100 100,0 63,1 12,9 4,2 2,4 2,4 2,4 2,4100 100,0 100,0 100,0 95,6 66,0 40,4 31,4 18,9
100 100 90 79 57 37 20 13 6
100 100 100 88 65 45 25 17 8
100 100 80 70 49 29 14 8 4
25,4 19 12,7 9,5 4,75 2 0,425 0,18 0,075
ESPECIFICACION
Triturado 3/4"Arena de t ritura cion
% ptimode
c/material
MEZCLA
Tamao Tamiz - % Pasa
Tamao Tamiz
MDC-2(ART.450-02 I.N.V)
Tamiz mm
Dosificacin de agregados.
GRFICA DE ANALISIS GRANULOMTRICO
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,010,1110100
TAMIZ
%
PASA
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Ensayos Diseo de mezclaP E S O E N G R A M O S P E S O E S P E C F IC O V O L U M E N - % T O T A L V A C O S E N % D E P E S O
M E Z C L A % D E A S F A LT O S E C A EN S .S .S E N M X IM O M X IM O A S F A L T O V A C O S A S F A L T O A G R E G A D O S A S F A L T O U N IT A R ION o . A S F A L T O D IS E O A IR E E N AIR E A G U A B U L K T E R IC O M E D ID O A B S O RB ID O A G R E G A D O S C O N AIR E E F E C T IV O M IN E R A LE S E F E C T IV O g /c m 3 F L U J O
% 0 ,0 1"a b c d e f g h i j k L m n o p ( k g ) r s
1 116 2,2 11 69 ,2 618 ,1 2 ,1 0 9 2673 0 ,8 5 2 272 10 ,0
2 5,5 5,5 117 9 ,2 11 8 0 ,0 617 ,4 2 ,0 9 6 249 7 0 ,8 3 2 0 73 10 ,5
3 116 9 ,9 11 7 1,8 615 ,3 2 ,1 0 2 268 6 0 ,8 3 2 229 9 ,2R O M EDIO 2 ,102 2 ,24 4 2 ,3 3 6 1 ,8 54 82,20 10 ,00 7 ,8 0 17 ,8 0 3 ,7 5 2 ,102 2 . 19 1 10
4 116 2,5 11 68 ,0 618 ,3 2 ,115 28 75 0 ,8 7 2 50 1 11,25 6,0 6 ,0 117 8 ,3 11 79 ,3 623 ,9 2 ,1 22 258 1 0 ,8 5 2 19 4 11,0
6 . 117 9 ,0 11 8 0 ,5 622 ,9 2 ,1 14 2731 0 ,8 4 2 29 4 11,0R O M EDIO 2 ,117 2 ,23 0 2 ,3 02 1 ,4 9 9 82 ,3 3 8 ,04 9 ,6 3 17 ,6 7 4 ,5 9 2 ,117 2 . 3 3 0 11
7 118 1,6 11 8 4,5 634 ,6 2 ,149 28 38 0 ,8 5 2 412 12,5
8 6,5 6,5 118 0 ,2 11 8 2,8 628 ,2 2 ,1 28 2742 0 ,8 5 2 331 11,8
9 117 4,9 11 77,3 628 ,9 2 ,1 42 28 67 0 ,9 0 2 58 0 12,2R O M EDIO 2 ,140 2 ,21 5 2 ,282 1 ,4 10 82,7 7 6 ,23 10 ,9 9 17 ,2 3 5 ,1 8 2 ,140 2 . 441 12
10 117 7,3 11 8 0 ,7 632 ,6 2 ,148 28 79 0 ,9 0 2 59 1 12,8
11 7,0 7 ,0 117 9 ,6 11 8 2,2 635 ,2 2 ,1 56 28 71 0 ,8 6 2 469 12,8
12 117 3,5 11 74,8 630 ,6 2 ,1 56 30 35 0 ,8 9 2 70 1 13,5R O M EDIO 2 ,154 2 ,20 1 2 ,258 1 ,2 28 82,87 4 ,62 12 ,5 1 17 ,1 3 5 ,8 6 2 ,154 2 . 587 13
C A R G A F A C T O R D EC O R R E C C I N
E S T A B I L I D A DC O R R E G I D A ( k g )
E S T A B I L I D A D ( k g )
de - f
( i - h ) 10ih ( 1 00 - b )
(100 - b ) gG a g r
1 00 - K - L 1 00 - KJ ( 10 0 - b )
10 01 0 0*1
i
g
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Ensayos Diseo de mezcla
DENSIDAD BULK (g/cm 3) V S % ASFALTO
2,080
2,100
2,120
2,140
2,160
5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0
% ASFALTO
DENSIDADBULK(g/cm3)
ESTABILIDAD (kg) vs % ASFALTO
2100,0
2200,0
2300,0
2400,0
2500,0
2600,0
2700,0
2800,0
5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0
% ASFALTO
ESTABILIDAD(kg
% VACOS EN MEZCLA vs % ASFALTO
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0
10,0
11,0
12,0
5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0% ASFALTO
%V
ACIOSENLAMEZCL
FLUJO vs % ASFALTO
8
9
10
11
12
13
14
5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0% ASFALTO
FLUJO
% VACOS EN AGREGADOS MINERALES vs % ASFALTO
16,50
17,00
17,50
18,00
18,50
5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0% ASFALTO
%V
ACIOSENAGREGADO
M
INERALES
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Ensayos Diseo de mezcla
DISEO DE LA MEZCLA
CONTENIDO PTIMO DE ASFALTO : 6,6 %
TEMPERATURA DE MEZCLA : 144 oC
TEMPERATURA DE COMPACTACIN: 133 oC 0,1162,9464
CARACTERSTICAS DE LA MEZCLA
CARACTERISTICA UND DISEO ESPECIFICACION
DENSIDAD BULK g/cm3 2,144 ---
ESTABILIDAD kg 2480 900 min.VACIOS CON AIRE % 5,7 4-6FLUJO mm 3,15 2-3,5VACIOS EN AGREG. MINERAL min 17,2 15 min.
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6. CARACTERIZACINDINMICA DE MEZCLAS
ASFLTICAS
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EQUIPO NAT
ENSAYOS DINMICOS SOBREMATERIALES
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Se aplica un pulso de carga decompresin a lo largo deldimetro vertical de una muestracilndrica, durante un tiempo de
carga, a una temperatura y unafrecuencia de carga establecida,induciendo una tensin indirectay una deformacin horizontal.
Pulso de carga Y Tensin I ndirect aFuente: NAT Course notes, University of Nottingham
Equipo NAT
Mdulo por tensin indirecta (NAT)
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MDULOS DINMICOSPOR ESFUERZO CONTROLADO
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PARMETROS DE ENTRADA
1. Temperatura
2. Dimetro
3. Altura
4. Relacin de Poisson (0.35)
5. Frecuencia de carga (Risetime)6. Deformacin horizontal
7. Nmero de pulsos (min 5).
Mdulo por tensin indirecta (NAT)
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RESULTADOS OBTENIDOS DEL NAT
CargaVertical
Esfuerzoaplicado
Tiempo aplicacinde carga
(Risetime)
Deformacinhorizontal
Factorde rea
Mdulo
Mduloajustado T
Mdulo por tensin indirecta (NAT)
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CURVA MAESTRA
Mdulo por tensin indirecta (NAT)
T f[C] [Hz]
2,50 2,52 15.2345,00 3,21 17.634
10,00 3,90 19.4752,50 2,52 14.3925,00 3,21 16.577
10,00 3,90 18.1542,50 2,52 15.6075,00 3,21 16.260
10,00 3,90 17.7612,50 -2,12 3.5835,00 -1,43 4.946
10,00 -0,73 5.6942,50 -2,12 3.9725,00 -1,43 5.147
10,00 -0,73 5.4492,50 -2,12 3.7855,00 -1,43 4.852
10,00 -0,73 5.9872,50 -7,61 2135,00 -6,92 267
10,00 -6,22 4102,50 -7,61 2175,00 -6,92 344
10,00 -6,22 4022,50 -7,61 2115,00 -6,92 263
10,00 -6,22 359
5
20
40
038-1
038-2
038-3
038-1
XMdulo Dinmico
[MPa]ISOTERMASReferencia
038-3
038-2
038-3
038-1
038-2
MDULO DINMICO ELSTICO Vs. FRECUENCIA
100
1.000
10.000
100.000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Frecuencia [Hz]
MduloDinmico[MPa]
5C
20 C
40 C
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CURVA MAESTRA
Mdulo por tensin indirecta (NAT)
Ts= Temperatura absoluta de referencia (Ts=TsC+273,15).
X = Parmetro de reduccin de la Curva Maestra.= factor de modificacin en funcin de la temperatura.
f = frecuencia de la prueba en Hz.T= Temperatura absoluta de la prueba (T=TC+273,15).
=
s
4T T
1
T
1102,52
f)(X LnT += T
CURV A M A E S T RA
100
1.000
10.000
100.000
- 9 - 8 - 7 - 6 - 5 - 4 - 3 - 2 - 1 0 1 2 3 4 5 6
M
duloD
inm
ico
[M
Pa]
f)(X LnT +=
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Ley de Fatiga (NAT)
TEMP. FREC.
[C] [Hz] [ k P a ] [ M P a ]
1 20 2,5 600 1.861 661 207
2 20 2,5 500 2.046 501 243
15 20 2,5 450 2.568 359 1.09014 20 2,5 400 2.849 288 1.257
13 20 2,5 350 2.608 275 2.261
17 20 2,5 300 3.073 200 6.670
18 20 2,5 250 3.652 140 14.083
16 20 2,5 200 3.219 127 47.911
--
MUESTRA fNmax,xmeSmax,x
[ ]
: Relacin de Poisson's asumida como 0,35
: Mdulo Dinmico Elstico bajo un esfuerzo controlado de
: Esfuerzo mximo de tensin aplicado en el centro de la muestra
: Deformacin horizontal mxima de tensin en el centro de la muestra
000.1)31(
max,
max,
+
=
me
x
x
s
max,x
max,x
meS
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