UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS – ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA TIERRA Y DE LA

CONSTRUCCIÓN LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES

CÓDIGO:

PT-17 REGISTROS DEL SISTEMA DE CALIDAD

GUÍA DE PRACTICAS DE LABORATORIO

ELABORADO POR: DOCENTE RESPONSABLE

APROBADO POR: COORDINADOR ÁREA DE CONOCIMIENTO

FIRMA: FIRMA:

FECHA: FECHA:

CARRERA: INGENIERIA CIVIL ASIGNATURA: PAVIMENTOS PROFESOR: ING. HUGO BONIFAZ

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS – ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA TIERRA Y DE LA

CONSTRUCCIÓN LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES

CÓDIGO:

PT-17 REGISTROS DEL SISTEMA DE CALIDAD

HISTÓRICO DE MODIFICACIONES

EDICIÓN FECHA HOJAS

AFECTADAS CAUSA

1 JUNIO 2014 TODAS CREACIÓN DEL REGISTRO

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS – ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA TIERRA Y DE LA

CONSTRUCCIÓN LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES

CÓDIGO:

PT-17 REGISTROS DEL SISTEMA DE CALIDAD

PRACTICA No: 17

TEMA: ENSAYO DCP (CONO DE PENETRACIÓN DINÁMICA) NORMA: ASTM D 6951-03 OBJETIVO: Determinar la densidad y compactación de las sub-rasantes y sub-bases de los pavimentos in situ, y obtener correlaciones de estos valores con los obtenidos en laboratorio para llevar un control de calidad del pavimento. MARCO TEÓRICO: Por muchos años, algunos ensayos de penetración, tales como DCP, DPA y STP, han sido usados para determinar los valores de CBR de sub-rasantes o de capas de pavimentos existentes sin necesidad de excavación de pozos a cielo abierto. Su capacidad para suprimir los pozos a cielo abierto es la gran ventaja de estos ensayos de tal manera que es posible reducir los costos y minimizar las perturbaciones en el tránsito. Prácticamente estos ensayos pueden ser denominados ensayos SEMI NO DESTRUCTIVOS (Semi-NDT). Es importante enfatizar que el ensayo DCP permite determinar el valor del CBR en sitio de materiales para cualquier rango de resistencia pero con una profundidad límite de 800 mm. La ecuación israelita de transformación a partir de los valores DCP a CBR, es ligeramente diferente de la presentada en la literatura técnica y su expresión es (Livneh, 1987, Livneh e Ishai, 1987):

5.1(logDCP)71.020.2logCBR (1)

Donde:

DCP es la relación entre la profundidad de la penetración en milímetros y el número de golpes requerido para alcanzar tal penetración

CBR es el CBR del material en % a la profundidad de la penetración del DCP

Una comparación de dichas expresiones y otras expresiones presentadas en la literatura técnica se muestran en Livneh (1987a y 1987b). Esta comparación indica la razonable validez de la ecuación (1). Recientemente, sin embargo, una correlación adicional se ha obtenido a partir de los estudios de campo y de laboratorio que han sido pre-publicados y garantizados. Esta correlación es (Harrison, 1987): (logDCP)32.181.2logCBR (2)

La tabla 1 presenta las comparaciones requeridas para un número de valores típicos de DCP.

TABLA 1

Comparación de valores calculados CBR

DCP

(mm/golpe)

CBR en % de acuerdo a la ecuación Nº

(1) (2)

100 1.6 1.5

50 4.2 3.7

25 10.6 9.2

15 19.7 18.1

10 30.9 30.9

5 61.0 77.2

1 158.5 845.7*

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS – ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA TIERRA Y DE LA

CONSTRUCCIÓN LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES

CÓDIGO:

PT-17 REGISTROS DEL SISTEMA DE CALIDAD

La tabla 1 indica que la Eq. (1) encabeza los valores de CBR los cuales son aproximadamente 15 % más altos que algunos obtenidos por la Ec. (2), para valores de DCP de aproximadamente 15 mm/golpe y más altos. Este incremento se genera a partir del hecho que el ángulo de la cabeza del cono es 30º en el ensayo que muestra la Ec. (1) y con 60º en el ensayo que muestra la Ec. (2). La diferencia entre estos dos penetrómetros se ha obtenido en una investigación especial diseñada para determinarlo (Kleyn, 1975), los trazos fueron realmente similares. Adicionalmente, es importante anotar que la ventaja de la Ec. (1) se presenta en un rango más bajo de valores de DCP, donde los valores calculados a través de esta ecuación son más plausibles que los calculados mediante la Ec. (2). - PARTE EXPERIMENTAL: - MATERIALES, EQUIPOS E INSUMOS.

Materiales y equipos cantidad insumos cantidad

DCP de 8 kg Herramientas para ensamblaje del DCP Aceite lubricante Herramienta para sacar roscas Barra de medición graduada Taladro de percusión, o aparato saca-núcleos Bomba de vacío Mazo de masa dual

1 - 1 1 1 1 1 1

PROCEDIMIENTO 1. Remover la superficie bituminosa de la vecindad del punto de ensayo.

2. Luego de ensamblar el aparato, se debe registrar la lectura cero del instrumento, esto se

logra sosteniendo el Cono de Penetración Dinámica en la superficie del pavimento, verificando que esté en posición vertical e ingresando la lectura cero en las hojas de registro de la investigación.

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS – ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA TIERRA Y DE LA

CONSTRUCCIÓN LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES

CÓDIGO:

PT-17 REGISTROS DEL SISTEMA DE CALIDAD

3. Se inicia el ensayo desde la parte superior de la capa de base. El instrumento se debe sostener en posición vertical. Se procede a elevar cuidadosamente el peso hasta la manilla pero sin levantar el instrumento. Luego, dejar caer libremente el peso. Si durante el ensayo, el Cono de Penetración Dinámica se desplaza de la vertical, no se debe intentar corregir esto, ya que el contacto entre el extremo inferior de la varilla y el borde del orificio va a producir resultados erróneos.

Consideraciones:

Se recomienda que se tomen lecturas a incrementos de penetración de 10 milímetros; sin embargo, es más sencillo tomar una lectura luego de un número dado de golpes. Para esto, se deberá cambiar el número de golpes entre lecturas de acuerdo a la capa que se está penetrando. Para bases de buena calidad, realizar las lecturas cada 5 o 10 golpes es normalmente satisfactorio, pero para sub-rasantes y sub-bases débiles es más apropiado tomar lecturas cada 1 o 2 golpes. No existe mayor ventaja al tomar muchas lecturas, sin embargo, si las lecturas se toman demasiado espaciadas, algunos puntos débiles se podrían omitir y va a ser más difícil identificar los límites exactos entre capas.

El análisis del ensayo del Cono de Penetración Dinámica, está basado en un esquema gráfico de penetración en función del número acumulado de golpes aplicados.

En la construcción de un pavimento, cada capa se va a representar por una penetración en función de una línea de golpes de pendiente constante. Los límites de capas se pueden identificar generalmente por un cambio de pendiente de esta línea.

Además, algunos investigadores han producido relaciones que indican el CBR del sitio como una función de la pendiente de la línea (mm/golpes). Esto permite obtener una aproximación del CBR de las capas individuales del pavimento.

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS – ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA TIERRA Y DE LA

CONSTRUCCIÓN LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES

CÓDIGO:

PT-17 REGISTROS DEL SISTEMA DE CALIDAD

CÁLCULOS Para obtener la relación entre los datos obtenidos con DCP con CBR se debe utilizar la siguiente tabla:

La correlación entre la penetración por golpe (DCP) del cuadro 2 se deriva de la ecuación

CBR= 292/DCP1.12

recomendada por el cuerpo de ingenieros de la armada de los Estados Unidos. Esta ecuación es utilizada para todo los suelos, exceptuando los suelos arcillosos de baja plasticidad (CL) con CBR por debajo de 10 y los suelos CH. Para este tipo de suelos, las siguientes ecuaciones son recomendadas por el cuerpo de ingenieros de la armada de los Estados Unidos:

CBR de suelos CL < 10: CBR= 1/ (0.017019 x DCP)2

Suelos CH: CBR = 1/0.002871 x DCP

RESULTADOS

La relación utilizada para estimar los valores del CBR in situ debe ser incluida.