ejercicios civ 220

ADALID HUGO ESPINOZA CALDERON MECANICA DE SUELOS II CIV-220

DENSIDAD EN SITIO (METODO DEL CONO DE ARENA)

1. CALIBRACIN DEL APARATO:

Peso aparato [gr] + Peso arena (secada al aire) [gr] =

6640 6421 6353

6471,330 gr3

Peso aparato [gr] + Peso arena despus de llenar el embudo [gr] =

5491 5247 5021

5253 gr3

Peso aparato [gr] + Peso agua [gr] = 4932 gr

Peso aparato [gr] = 774,3 gr

Peso agua [gr] = 4932 774,3 4157,7 gr

Volumen del frasco [cm3] = 34157,7 0,99913 4154,083 cm

Peso aparato [gr] + Peso arena despus de llenar el embudo (secada al aire) [gr] = 5253 gr

Peso arena en el embudo (secada al aire) [gr] = 6471,330 5253 1218,330 gr

Densidad de la arena (secada al aire) [gr/cm3] = 35697

1,371 gr/cm4154,083

2. DETERMINACIN DEL PESO SECO Y HUMEDAD:

Peso capsula [gr] + Peso suelo hmedo [gr] = 137,8 gr

Peso capsula [gr] + Peso suelo seco [gr] =133,1 gr

Peso agua [gr] = 137,8 133,1 4,7 gr

Peso capsula [gr] = 45,5 gr

Peso suelo seco [gr] = 133,1 45,5 87,6 gr

Contenido de Humedad [%] = 4,7

100 5,365 %87,6

Peso suelo hmedo (retirado del hoyo) [gr] + Peso tara [gr] = 3844 gr

Peso tara [gr] =122 gr

Peso suelo hmedo (retirado del hoyo) [gr] = 3844 122 3722 gr


Peso suelo seco (retirado del hoyo) [gr] =

3722100 3532,472 gr

100 5,365

3. DETERMINACIN DEL PESO SECO Y HUMEDAD:

Peso arena calibrada [gr] + Peso aparato [gr] = 6471,330 gr

Peso arena que queda despus del ensayo [gr] = 1215 774,3 440,7 gr

Peso arena para llenar el hoyo [gr] + Peso arena en el embudo [gr] = 6471,33 440,7 6030,63 gr

Peso arena en el embudo (secada al aire) [gr] =1218,33 gr

Peso arena para llenar el hoyo [gr] = 6030,63 1218,33 4812,3 gr

Volumen del hoyo [cm3] = 34812,3

3508,967 cm1,371

Densidad del suelo [gr/cm3] = 33532,472

1,007 gr/cm3508,967

4. PLANILLA DE RESUMEN DE RESULTADOS:

CALIBRACIN DEL APARATO

Peso aparato [gr] + Peso agua [gr] 4932,000

Peso aparato [gr] 774,300

Peso agua [gr] 4157,700

Volumen del frasco [cm3] 4154,083

Peso aparato [gr] + Peso arena (secada al aire) [gr] 6471,330

Peso arena (secada al aire) [gr] 5697,030

Densidad de la arena (secada al aire) [gr/cm3] 1,371

Peso aparato [gr] + Peso arena despues de llenar el embudo (secada al aire) [gr] 5253,000

Peso arena en el embudo (secada al aire) [gr] 1218,330


DETERMINACIN DEL PESO SECO Y HUMEDAD

Peso capsula [gr] + Peso suelo hmedo [gr] 137,800

Peso capsula [gr] + Peso suelo seco [gr] 133,100

Peso agua [gr] 4,700

Peso capsula [gr] 45,500

Peso suelo seco [gr] 87,600

Contenido de Humedad [%] 5,365

Peso suelo hmedo (retirado del hoyo) [gr] + Peso tara [gr] 3844,000

Peso tara [gr] 122,000

Peso suelo hmedo (retirado del hoyo) [gr] 3722,000

Peso suelo seco (retirado del hoyo) [gr] 3532,472

DETERMINACIN DEL VOLUMEN DEL HOYO

Peso arena calibrada [gr] + Peso aparato [gr] 6471,330

Peso arena que queda despus del ensayo [gr] 440,700

Peso arena necesaria para llenar el hoyo [gr] + Peso arena en el embudo (secada al aire) [gr] 6030,630

Peso arena en el embudo (secada al aire) [gr] 1218,330

Peso arena para llenar el hoyo [gr] 4812,300

Volumen del hoyo [cm3] 3508,967

Densidad del suelo [gr/cm3] 1,007

NOTA. El ensayo realizado fue sobre una capa agrcola no sobre una capa compactada, por ello la densidad

del suelo es muy baja.


RELACIN DE SOPORTE CALIFORNIA (CBR)

1. ENSAYOS PREVIOS:

LABORATORIOS ANTERIORES:

Lmites de Atterberg LL=26,75 LP=11,68 IP=11,07

Clasificacin del Suelo SW - Arena bien Graduada con Grava

A-2-6 (0)

Ensayo de Compactacin T-99 T-180

Densidad Seca [gr/cm3] 1,99 2,1

Humedad ptima [%] 12 9

Volumen de la muestra para el ensayo de compactacin:

2 33 2,54 7 2 2,54 2316,7 cmV

Volumen de la muestra para el ensayo C.B.R. para los tres moldes:

2 33 2,54 7 2 2,54 2316,7 cmV


2. PLANILLA DE DATOS:

ENSAYO DE COMPACTACIN PARA EL CONTENIDO PTIMO DE HUMEDAD.

ENSAYO NRO. 1 2 3

Nmero de capas 5 5 5

Nmero de golpes por capa 56 56 56

Peso muestra hmeda [gr] + Peso del molde [gr] 11331 11668 11521

Peso del molde [gr] 6650 6650 6650

Peso muestra hmeda [gr] 4681 5018 4871

Volumen de la muestra [cm3] 2316,7 2316,7 2316,7

Densidad hmeda [gr/cm3] 2,021 2,166 2,103

Cpsula nro. 14-B 11-B 5-B

Peso muestra hmeda [gr] + Cpsula [gr] 163,1 115,4 170,0

Peso muestra seca [gr] + Cpsula [gr] 157,1 109,8 157,1

Peso cpsula [gr] 47,8 45,6 42,7

Peso del agua [gr] 6,0 5,6 12,9

Peso muestra seca [gr] 109,3 64,2 114,4

Contenido de humedad [%] 5,489 8,723 11,276

Densidad Seca [gr/cm3] 1,915 1,992 1,889

CONTENIDO DE HUMEDAD Y DENSIDAD DE LAS MUESTRAS DEL ENSAYO.

MOLDE NRO. 1 2 3

Nmero de capas 5 5 5

Nmero de golpes por capa 56 25 12

Peso muestra hmeda [gr] + Peso del molde [gr] 11815 12057 12079

Peso del molde [gr] 7181 7217 7181

Peso muestra hmeda [gr] 4634 4840 4898

Volumen de la muestra [cm3] 2316,7 2316,7 2316,7

Densidad hmeda [gr/cm3] 2,000 2,089 2,114

Cpsula nro. 26-A 12-A 5-A

Peso muestra hmeda [gr] + Cpsula [gr] 53,5 65,0 63,6

Peso muestra seca [gr] + Cpsula [gr] 49,8 60,7 60,0

Peso cpsula [gr] 20,3 20,8 20,7

Peso del agua [gr] 3,7 4,3 3,6

Peso muestra seca [gr] 29,5 39,9 39,3




DATOS DEL HINCHAMIENTO.

Lectura inicial [mm] 0,23 0,40 1,20

Lectura final [mm] 2,87 3,50 5,90

Hinchamiento 2,64 3,10 4,70

Altura de la muestra [mm] 127 127 127

Porcentaje de Hinchamiento [%] 2,079 2,441 3,701

ENSAYO DEL C.B.R.

PENETRACIN CARGA TIPO CARGA ENSAYO

[plg] [cm] [lb/plg2] 56 golpes 25 golpes 12 golpes

0,025 0,0635 120 100 90

0,050 0,1270 200 180 150

0,075 0,1905 300 260 200

0,100 0,2540 1000 450 350 300

0,200 0,5080 1500 850 820 800

0,300 0,7620 1900 1650 1500 1280

0,400 1,0160 2300 2500 2220 1610

0,500 1,2700 2600 3500 3100 2000

3. CLCULOS:

EJEMPLO: (para el primer ensayo de 56 golpes).

ENSAYO DE COMPACTACIN PARA EL CONTENIDO PTIMO DE HUMEDAD:

3Peso muestra hmeda 4681Densidad hmeda 2,021 gr/cmVolumen de la muestra 2316,7

Peso del agua 6,0Contenido de Humedad 100 100 5,489 %

Peso muestra seca 109,3

Densidad hmeda Densidad Seca

1 Contenido d

32,021 1,915 gr/cme Humedad 1 0,05489

CONTENIDO DE HUMEDAD Y DENSIDAD DE LAS MUESTRAS DEL ENSAYO:

3Peso muestra hmeda 4634Densidad hmeda 2,000 gr/cmVolumen de la muestra 2316,7

Peso del agua 3,7Contenido de Humedad 100 100 12,542 %

Peso muestra seca 29,5

3Densidad hmeda 2,000Densidad Seca 1,777 gr/cm1 Contenido de Humedad 1 0,12542


DATOS DEL HINCHAMIENTO:

Hinchamiento lec. final lec. inicial 2,87 0,23 2,64 mm

Hinchamiento 2,64Porcentaje de hinchamiento 100 100 2,079 %

Altura de la muestra 127

C.B.R. SIN CORRECCIN:

450Carga ensayo 3C.B.R. [0,1''] 100 100 15 %

Carga tipo 1000

850Carga ensayo 3C.B.R. [0,2''] 100 100 19 %

Carga tipo 1500

En resultados preliminares se observa que C.B.R. para 0,2 de penetracin es mayor al requerido para

0,1; por tanto el ensayo debe de repetirse.

4. GRFICOS, CARGA VS. PENETRACIN (EN TODOS LOS CASOS PARA CORRECIN):

CARGA VS. PENETRACIN [MOLDE 1, 56 GOLPES]

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

,00 ,100 ,200 ,300 ,400 ,500 ,600

CA

RG

A E

NSA

YO

[lb

/plg

2]

PENETRACION [plg]

Carga vs. Penetracion [56 g]

408

204

0,1 0,2


CARGAS DE ENSAYO CORREGIDAS:

Para 0,1 de penetracin la nueva carga de ensayo es: 204 lb/plg2


C.B.R. CORREGIDO:

Carga ensayo 204

C.B.R. [0,1''] 100 100 20 %Carga tipo 1000

Carga ensayo 408

C.B.R. [0,2''] 100 100 27 %Carga tipo 1500





0

200

400

600

800

1000

1200

,00 ,100 ,200 ,300 ,400 ,500 ,600

CA

RG

A E

NSA

YO

[lb

/plg

2]

PENETRACION [plg]


392

198

0,1 0,2


C.B.R. CORREGIDO:

Carga ensayo 198

C.B.R. [0,1''] 100 100 20 %Carga tipo 1000

Carga ensayo 392

C.B.R. [0,2''] 100 100 26 %Carga tipo 1500





C.B.R. CORREGIDO:

Carga ensayo 120

C.B.R. [0,1''] 100 100 12 %Carga tipo 1000

Carga ensayo 284

C.B.R. [0,2''] 100 100 19 %Carga tipo 1500

0

100

200

300

400

500

600

700

,00 ,100 ,200 ,300 ,400 ,500 ,600

CA

RG

A E

NSA

YO

[lb

/plg

2]

PENETRACION [plg]


284

120

0,1 0,2


En resultados corregidos se observa que los C.B.R.(s) para 0,2 de penetracin siguen siendo mayores al

requerido para 0,1; por tanto el ensayo debe de repetirse.

5. RESUMEN DE RESULTADOS FINALES:

RESULTADOS C.B.R.

PENETRACIN CARGA

TIPO

CARGA CARGA C.B.R.

CARGA CARGA C.B.R.

CARGA CARGA C.B.R.

ENSAYO CORR. ENSAYO CORR. ENSAYO CORR.

MOLDE 1 [56 golpes] MOLDE 2 [25 golpes] MOLDE 3 [12 golpes]

0,025 40,0 33,3 30,0

0,050 66,7 60,0 50,0

0,075 100,0 86,7 66,7

0,100 1000 150,0 204 20 116,7 198 20 100,0 120 12

0,200 1500 283,3 408 27 273,3 392 26 266,7 284 19

0,300 1900 550,0 500,0 426,7

0,400 2300 833,3 740,0 536,7

0,500 2600 1166,7 1033,3 666,7

6. CORRECIN DEL C.B.R. PARA UNA DENSIDAD DEL 95% DE COMPACTACIN MODIFICADA:

GRAFICAS MOLDE 1 MOLDE 2 MOLDE 3

C.B.R. [0,1''] 20 20 12





CORRECIN DEL C.B.R. PARA UNA DENSIDAD DEL 95% DE COMPACTACIN MODIFICADA:

3 [95%] 0,95 1,993 1,893 gr/cm C.B.R. [0,1''] 20 %d

7. CLCULO DE MATERIALES PARA PAVIMENTOS FLEXIBLES:

Con el anlisis del baco de la figura 1, podemos realizar el siguiente anlisis:

EJEMPLO: Suponiendo que la carga mxima por rueda es de 10000 libras.

Espesor de la capa de rodadura:

0,454100 150 10000

100 150 1000 16,78 cm 17 cmC.B.R. 5 20 5

Pe

Espesor de la capa base y sub-base en caso de emplearse el mismo material:

13,72 cm 14 cmb sb

Espesor total del pavimento flexible:

7 14 14 cm 35 cmE

1,750

1,800

1,850

1,900

1,950

2,000

5 7 9 11 13 15

DEN

SID

AD

SEC

A [

gr/c

m3

]

CONTENIDO DE HUMEDAD [%]

1,993

8

1,893

10 15 20 25

C.B.R.

20


ENSAYO DE COMPRESIN NO CONFINADA

PRIMER ENSAYO:

Datos Iniciales:

Dimetro de la muestra [cm] 3,54 3,60 5,58 4,24

Altura de la muestra [cm] 7,54 7,53 7,54

rea de la muestra [cm2] 14,112

Volumen de la muestra [cm3] 106,337

Datos finales:

Dimetro de la muestra [cm] 4,15 4,15

Altura de la muestra [cm] 6,75 6,75



Porcentaje de Humedad de la muestra:

Cpsula 5-A

Peso hmedo [gr] + Peso Cpsula [gr] 165,7

Peso Seco [gr] + Peso Cpsula [gr] 144,7

Contenido de Humedad [%] 13

ngulo de Ruptura [] 50


Ensayo de Compresin no confinada:

Lectura Dial Px10-4 [plg]

Carga P [lb] Carga P [kg] Deformacin Hx10-3 [plg]

Deformacin H [cm]

Deformacin Unitaria

rea Corregida

[cm2]

Carga ltima qu [kg/cm2]

3,5 0,226 0,498 10 0 0 14,112 0,0353

10 0,646 1,423 20 0,01 0,001326 14,131 0,1007

13 0,840 1,849 30 0,01 0,001326 14,131 0,1309

19 1,227 2,703 40 0,01 0,001326 14,131 0,1913

20 1,292 2,845 50 0,01 0,001326 14,131 0,2013

22 1,421 3,130 60 0,01 0,001326 14,131 0,2215

25 1,615 3,556 70 0,01 0,001326 14,131 0,2517

28 1,808 3,983 80 0,01 0,001326 14,131 0,2819

30 1,938 4,268 90 0,01 0,001326 14,131 0,3020

31,5 2,034 4,481 100 0,01 0,001326 14,131 0,3171

32,5 2,099 4,623 110 0,01 0,001326 14,131 0,3272

35 2,261 4,979 120 0,01 0,001326 14,131 0,3524

36,5 2,357 5,192 130 0,01 0,001326 14,131 0,3675

39 2,519 5,548 140 0,01 0,001326 14,131 0,3926

41,5 2,680 5,904 150 0,01 0,001326 14,131 0,4178

43 2,777 6,117 160 0,01 0,001326 14,131 0,4329

43,5 2,809 6,188 170 0,01 0,001326 14,131 0,4379

45 2,906 6,402 180 0,01 0,001326 14,131 0,4530

46,5 3,003 6,615 190 0,01 0,001326 14,131 0,4681

48 3,100 6,828 200 0,01 0,001326 14,131 0,4832

49 3,165 6,971 210 0,01 0,001326 14,131 0,4933

50 3,229 7,113 220 0,01 0,001326 14,131 0,5034

51,5 3,326 7,326 230 0,01 0,001326 14,131 0,5185

52 3,358 7,397 240 0,01 0,001326 14,131 0,5235

53,5 3,455 7,611 250 0,01 0,001326 14,131 0,5386

54,5 3,520 7,753 260 0,01 0,001326 14,131 0,5487

55 3,552 7,824 270 0,01 0,001326 14,131 0,5537

Resultados:

Resistencia mxima [kg/cm2] 0,5537

Factor de Seguridad 1,5

Esfuerzo Normal [kg/cm2] 0,3691

ngulo de Friccin interna del material [] 2,5

Cohesin del material [kg/cm2] 0,265

Resistencia al Corte 0,281

Mdulo de compresibilidad [kg/cm2] 250,543

Coeficiente de Poisson 447,024


SEGUNDO ENSAYO:

Datos Iniciales:





Datos finales:






Cpsula 26-A






Lectura Dial

Px10-4 [plg]

Carga P [lb] Carga P

[kg] Deformacin Hx10-3 [plg]

Deformacin H [cm]

Deformacin Unitaria

rea Corregida

[cm2]

Carga ltma qu [kg/cm2]

12 0,775 1,707 10 0 0 10,785 0,1583

26 1,679 3,699 20 0,01 0,001224 11,191 0,3305

51 3,294 7,255 30 0,01 0,001224 11,191 0,6483

70 4,521 9,958 40 0,01 0,001224 11,191 0,8899

84 5,425 11,950 50 0,01 0,001224 11,191 1,0678

94 6,071 13,372 60 0,01 0,001224 11,191 1,1950

98 6,329 13,941 70 0,01 0,001224 11,191 1,2458

104 6,717 14,795 80 0,01 0,001224 11,191 1,3221

108 6,975 15,364 90 0,01 0,001224 11,191 1,3729

109 7,040 15,506 100 0,01 0,001224 11,191 1,3856

110 7,104 15,649 110 0,01 0,001224 11,191 1,3984


Resultados:






Resistencia al Corte [kg/cm2] 0,654



TERCER ENSAYO:

Datos Iniciales:





Datos finales:


Altura de la muestra [cm] 6,82 6,82




Cpsula 12-A







Lectura Dial

Px10-4 [plg]

Carga P [lb] Carga P

[kg] Deformacin Hx10-3 [plg]

Deformacin H [cm]

Deformacin Unitaria

rea Corregida

[cm2]


17 1,098 2,418 10 0 0 10,785 0,2242

21 1,356 2,987 20 0,01 0,001229 10,798 0,2767

26 1,679 3,699 30 0,01 0,001229 10,798 0,3425

30 1,938 4,268 40 0,01 0,001229 10,798 0,3952

36 2,325 5,121 50 0,01 0,001229 10,798 0,4743

40 2,583 5,690 60 0,01 0,001229 10,798 0,5270

43 2,777 6,117 70 0,01 0,001229 10,798 0,5665

47 3,036 6,686 80 0,01 0,001229 10,798 0,6192

51 3,294 7,255 90 0,01 0,001229 10,798 0,6719

55 3,552 7,824 100 0,01 0,001229 10,798 0,7246

58 3,746 8,251 110 0,01 0,001229 10,798 0,7641

62 4,004 8,820 120 0,01 0,001229 10,798 0,8168

66 4,263 9,389 130 0,01 0,001229 10,798 0,8695

70 4,521 9,958 140 0,01 0,001229 10,798 0,9222

72 4,650 10,243 150 0,01 0,001229 10,798 0,9485

76 4,909 10,812 160 0,01 0,001229 10,798 1,0012

80 5,167 11,381 170 0,01 0,001229 10,798 1,0539

83 5,361 11,808 180 0,01 0,001229 10,798 1,0935

85 5,490 12,092 190 0,01 0,001229 10,798 1,1198

Lectura Dial Px10-4

[plg] Carga P [lb]

Carga P [kg]

Deformacin Hx10-3 [plg]

Deformacin H [cm]

Deformacin Unitaria

rea Corregida

[cm2]


90 5,813 12,803 200 0,01 0,001229 10,798 1,1857

92 5,942 13,088 210 0,01 0,001229 10,798 1,2120

95 6,136 13,515 220 0,01 0,001229 10,798 1,2516

100 6,459 14,226 230 0,01 0,001229 10,798 1,3174

103 6,652 14,653 240 0,01 0,001229 10,798 1,3570

106 6,846 15,079 250 0,01 0,001229 10,798 1,3965

111 7,169 15,791 260 0,01 0,001229 10,798 1,4623

114 7,363 16,218 270 0,01 0,001229 10,798 1,5019

117 7,557 16,644 280 0,01 0,001229 10,798 1,5414

121 7,815 17,213 290 0,01 0,001229 10,798 1,5941

127 8,202 18,067 300 0,01 0,001229 10,798 1,6731

130 8,396 18,494 310 0,01 0,001229 10,798 1,7127

133 8,590 18,921 320 0,01 0,001229 10,798 1,7522

136 8,784 19,347 330 0,01 0,001229 10,798 1,7917

140 9,042 19,916 340 0,01 0,001229 10,798 1,8444

145 9,365 20,628 350 0,01 0,001229 10,798 1,9103

149 9,623 21,197 360 0,01 0,001229 10,798 1,9630

150 9,688 21,339 370 0,01 0,001229 10,798 1,9761

153 9,882 21,766 380 0,01 0,001229 10,798 2,0157

156 10,075 22,192 390 0,01 0,001229 10,798 2,0552

159 10,269 22,619 400 0,01 0,001229 10,798 2,0947

160 10,334 22,762 410 0,01 0,001229 10,798 2,1079

162 10,463 23,046 420 0,01 0,001229 10,798 2,1342


Resultados:






Resistencia al Corte [kg/cm2] 0,998



ejercicios civ 220

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