portada, agradecimientos, indice y...
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REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL
“ESTUDIO COMPARATIVO ENTRE EL MÉTODO DEL PROCTOR MODIFICADO Y
LA METODOLOGÍA RAMCODES EN SUELOS COHESIVOS”
TRABAJO ESPECIAL DE GRADO PARA OPTAR
AL TITULO DE INGENIERO CIVIL
REALIZADO POR:
CARRUYO M. PAOLA C. C.I. 20.058.984
VILLALOBOS N. JOHANNA C. C.I. 18.831.358
TUTOR ACADÉMICO
ING. JESUS MEDINA
Maracaibo, Diciembre de 2009.
DERECHOS RESERVADOS
II
ESTUDIO COMPARATIVO ENTRE EL MÉTODO DEL PROCTOR MODIFICADO Y LA
METODOLOGÍA RAMCODES EN SUELOS COHESIVOS
Br. Paola Carruyo
TUTOR: ING. JESÚS MEDINA
REALIZADO POR:
CARRUYO M. PAOLA C. C.I. 20.058.984
VILLALOBOS N. JOHANNA C. C.I. 18.831.358
Maracaibo, Diciembre de 2009.
DERECHOS RESERVADOS
IV
AGRADECIMIENTOS
En primer lugar le agradezco a Dios, por ser mi fortaleza y ofrecerme esta
oportunidad, iluminándome el camino a seguir, escuchando mis oraciones y
ayudándome a superar las pruebas más difíciles a lo largo de la carrera.
A mis padres, quienes son los pilares de mi vida, por apoyarme y brindarme todo su
amor y comprensión, ayudándome a alcanzar todas mis metas.
Agradezco también a mi tutor Jesús Medina, por brindarme su apoyo, tutoría y
dirección en el trabajo de investigación.
A los ingenieros Yasmelis Salazar y José Salazar, gracias por el tiempo y la
dedicación prestadas para el desarrollo de este trabajo de investigación, ya que sin su
apoyo y colaboración no se hubiese podido llevar a cabo.
A la empresa consultora Geotecnia C.A, por habernos prestado su laboratorio de
suelos para poder realizar los ensayos requeridos en la investigación.
A mi hermana, por estar presente y apoyarme.
A mis familiares, por apoyarme en todos los momentos de mi vida.
A Alexandra y a Ivan por haberme ayudado y apoyado a lo largo de la realización de
este trabajo.
A mis amigos, por haberme acompañado en el transcurso de la carrera y brindarme
su apoyo.
Paola Carruyo
DERECHOS RESERVADOS
V
AGRADECIMIENTOS
Debo hacer un reconocimiento a varias personas, que de una u otra forma me
ayudaron en la obtención y recolección de toda la información referente a la
investigación y que hicieron este Trabajo Especial de Grado posible:
A mi tutor el Ingeniero Jesús Medina por toda la colaboración brindada y por sus
acertadas sugerencias.
A la Ingeniera Yasmelis Salazar por facilitarnos parte de la información y por sus
igualmente acertadas sugerencias.
Al M en I. Ingeniero Freddy J. Sánchez Leal por los conocimientos impartidos en el
Taller de Diseño y Control de Compactación de Suelos y por la información
suministrada para el estudio de la Metodología Ramcodes.
A la profesora e Ingeniera Ángela Finol por su asesoramiento constante en lo que se
refiere a la Metodología de Investigación y por el aporte continúo de sugerencias.
A mi tía Maisy Villalobos por su asesoramiento en la metodología de Investigación.
A la empresa consultora Geotecnia por su ayuda en la selección del préstamo, la
obtención del material, y por permitirnos realizar todos los ensayos necesarios en sus
laboratorios.
Igualmente quiero agradecer a todo el personal que labora en Geotecnia por sus
servicios, colaboración y aporte de conocimientos durante la elaboración de los
ensayos. Especialmente al Sr. Darwin por su arduo trabajo al momento de compactar
los 15 moldes para el ensayo del CBR de 15 puntos.
Johanna Villalobos
DERECHOS RESERVADOS
VI
DEDICATORIA Este trabajo esta dedicado especialmente a Dios, ya que es el quien me ha dado la
fuerza, salud y paciencia para alcanzar todas mis metas, siendo la luz que he seguido a
lo largo de mi vida.
A mis padres, quienes son los merecedores de este y todos mis éxitos, ya que con
su amor, comprensión y apoyo fueron pilar fundamental para el logro de los mismos.
A mi hermana, quien por además de brindarme su cariño, ser fuente de energía y
apoyo a lo largo de mi vida y mi carrera.
A mis familiares que siempre han estado presentes en mi corazón.
A mis amigos y amigas, por haber compartido conmigo buenos momentos a lo largo
de la carrera y por brindarme su ayuda y apoyo.
Paola Carruyo
DERECHOS RESERVADOS
VII
DEDICATORIA
Este Trabajo Especial de Grado está dedicado en primer lugar a Dios, por ser
nuestro padre todopoderoso, y por guiarme día a día por el camino correcto para
cumplir cada unas de mis metas.
En segundo lugar, a mis padres por darme la vida, por ser la base de mis valores
conocimientos y principios, por su apoyo en cada una de las decisiones tomadas y por
brindarme todos los bienestares y medios, que me han permitido ser lo que soy.
Y de manera general, está dedicado a todas aquellas personas que tienen el deseo
de caminar por la senda de la verdad, sin importar los inconvenientes y desaciertos que
se presenten durante el camino.
Johanna Villalobos
DERECHOS RESERVADOS
VIII
INDICE GENERAL Pag. VEREDICTO………………………………………………………………………….I
AGRADECIMIENTO………………………………………………………………...V
DEDICATORIA……………………………………………………………………….VI
RESUMEN……………………………………………………………………………XIV
ABSTRACT………………………………………………………………….............XV
INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………….16
CAPITULO I: EL PROBLEMA.
1.1. Planteamiento del Problema……………………………………………..19
1.2. Objetivos de la Investigación……………………………………………..21
1.2.1. Objetivo General………………………………………………………21
1.2.2. Objetivos Específicos…………………………………………………21
1.3. Justificación de la investigación………………………………................21
1.4. Delimitación………………………………………………………..............22
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO.
2.1. Antecedentes de la Investigación………………………………………….24
2.2. Bases Teóricas………………………………………………………………26
2.2.1. Ensayo Próctor Modificado…………………………………………….27
2.2.2. Ensayos Preliminares…………………………………………………..29
- Análisis Granulométrico………………………………………………….30
- Determinación del Contenido de Humedad……………………………34
- Determinación de los Límites de Consistencia………………………..35
- Gravedad Específica……………………………………………………..39
2.2.3. Ensayo Posterior………………………………………………….……..42
DERECHOS RESERVADOS
IX
- C.B.R………………………………………………………………………42
2.2.4. Metodología Ramcodes………………………………………………..45
2.2.5. Suelo……………………………………………………………………..53
2.3. Definición de términos básicos…………………………………………….63
2.4. Sistema de Variables……………………………………………………….65
2.4.1. Variable………………………………………………………………….65
2.4.2. Definición conceptual…………………………………………….........65
2.4.3. Definición Operacional…………………………………………...........66
2.4.4. Cuadro de Variables…………………………………………………...66
CAPÍTULO III: MARCO METODOLÓGICO.
3.1. Tipo de Investigación……………………………………………………….71
3.2. Diseño de la Investigación………………………………………………….72
3.3. Población y Muestra………………………………………………………...73
3.4. Técnica e instrumentos de Recolección de datos……………………….75
3.5. Procedimiento Metodológico……………………………………………….76
CAPÍTULO IV: ANÁLISIS Y PRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS
4.1. Características y Propiedades de la Muestra de Suelo Estudiada…….123
4.2. Determinación de la Resistencia, Humedad y Densidad del Suelo
a través del Método Próctor Modificado y la Metodología Ramcodes….127
4.3. Lineamientos de comparación entre el método Próctor Modificado
y la metodología Ramcodes………………………………………………..134
4.3.1. Tabla comparativa………………………………………………………134
4.3.2. Metodología más óptima……………………………………………….136
CONCLUSIONES…………………………………………………………………….139
RECOMENDACIONES………………………………………………………………141
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS……………………………………….............143
ANEXOS……………………………………………………………………………….144
DERECHOS RESERVADOS
X
INDICE DE ANEXOS
Pag.
Anexo No. 1…………………………………………………………………………….147
Anexo No. 2…………………………………………………………………………….148
Anexo No. 3…………………………………………………………………………….149
Anexo No. 4…………………………………………………………………………….150
Anexo No. 5…………………………………………………………………………….151
Anexo No. 6…………………………………………………………………………….152
Anexo No. 8…………………………………………………………………………….153
Anexo No. 9…………………………………………………………………………….154
Anexo No. 10…………………………………………………………………………...155
Anexo No. 11……………………………………………………………………………156
Anexo No. 12……………………………………………………………………………157
Anexo No. 13……………………………………………………………………………158
Anexo No. 14……………………………………………………………………………159
Anexo No. 15……………………………………………………………………………160
Anexo No. 16……………………………………………………………………………161
Anexo No. 17……………………………………………………………………………162
Anexo No. 18……………………………………………………………………………163
Anexo No. 19……………………………………………………………………………164
Anexo No. 20……………………………………………………………………………165
DERECHOS RESERVADOS
XI
INDICE DE TABLAS
Pag. 2.1. Características de equipamiento…………………………………………………..28
2.2. Relación del factor característico Fp con la clasificación cuantitativa…………49
2.3. Relación del factor característico Fnp con la clasificación cuantitativa………..50
2.4. Propiedades del suelo según su textura…………………………………………..55
2.5. Clasificación de los suelos orgánicos según el diámetro de los suelos............55
2.6. Clasificación de materiales de suelo según la H.R.B…………………………....61
3.1. Datos obtenidos de los ensayos previos de laboratorio………………………...114
3.2. Parámetros estándar para gridding con 3 niveles de densidad y 5 niveles
de humedad……………………………………………………………………………….117
4.1. Diámetro de las partículas y % pasantes…………………………………………124
4.2. Coeficiente de uniformidad y curvatura…………………………………………...125
4.3. Límites de Consistencia…………………………………………………………….126
4.4. Curva de Compactación y curva de Saturación………………………………….128
4.5. Densidad Máxima Seca y % humedad……………………………………………129
4.6. Esfuerzo y C.B.R…………………………………………………………………….129
4.7. C.B.R de diseño……………………………………………………………………...130
4.8. Porcentaje de C.B.R para 56 golpes……………………………………………….131
4.9. Porcentaje de C.B.R para 40 golpes……………………………………………….131
4.10. Porcentaje de C.B.R para 25 golpes……………………………………………..132
4.11. Tabla comparativa entre el método Próctor Modificado y la Metodología
Ramcodes………………………………………………………………………………….134
DERECHOS RESERVADOS
XII
ÍNDICE DE FIGURAS
Pag.
2.1. Equipo para la realización del ensayo Próctor Modificado T-180……………28
2.2. Tamizado y curva de análisis granulométrico…………………………………..32
2.3. Equipo del C.B.R…………………………………………………………………..44
2.4. Clasificación del suelo…………………………………………………………….56
2.5. Gravas………………………………………………………………………………56
2.6. Arenas………………………………………………………………………………57
2.7. Limos………………………………………………………………………………..58
2.8. Arcillas………………………………………………………………………………59
3.1. Dándole nombre a una hoja de cálculo…………………………………………115
3.2. Creando la hoja de cálculo <<Todos>>…………………………………………116
3.3. Introduciendo parámetros de generación aleatoria de la matriz
(Random Gridding)……………………………………………………………………..117
3.4. Matriz generada……………………………………………………………………118
3.5. Mapa de resistencia……………………………………………………...............119
3.6. Caja de diálogo <<Plot Details>>………………………………………………..119
3.7. Estableciendo los niveles de las líneas de contorno…………………………..120
3.8. Mapa de resistencia concluido…………………………………………………...121
DERECHOS RESERVADOS
XIII
ÍNDICE DE GRÁFICOS
Pag.
2.1. Curva Densidad Seca vs. Humedad…………………………………………….27
2.2. Mapas de resistencia (%compactación vs. Contenido de agua vs.
C.B.R…………………………………………………………………………………52
2.3. Mapas de resistencia (%compactación vs. Contenido de agua vs.
C.B.R………………………………………………………………………………...52
4.1. Curva Granulométrica……………………………………………………………..125
4.2. Curva Densidad máxima Seca vs Humedad……………………………………128
4.3. Esfuerzo vs. Profundidad………………………………………………………….130
4.4. Densidad Máxima Seca vs. %C.B.R…………………………………………….130
4.5. Mapa de Resistencia………………………………………………………………132
DERECHOS RESERVADOS
XIV
CARRUYO MORALES, Paola Carolina; VILLALOBOS NAVA, Johanna Coromoto; ESTUDIO COMPARATIVO ENTRE EL MÉTODO DEL PRÓCTOR MODIFICADO Y LA METODOLOGÍA RAMCODES EN SUELOS COHESIVOS. Trabajo Especial de Grado. Universidad Rafael Urdaneta. Facultad de Ingeniería. Escuela Civil. Maracaibo. Estado Zulia. Venezuela, 2009.
RESUMEN
El propósito de esta investigación fue comparar el método del Próctor Modificado y la metodología Ramcodes en suelos cohesivos de la zona de préstamo Luis Roberto, de manera que facilitara a las empresas consultoras en el área geotécnica, optimizar sus resultados y recomendaciones en los informes de resistencia, humedad y densificación, mejorando así los trabajos en campo. Los objetivos específicos se sustentaron en conocer ambas metodologías, determinar la resistencia, humedad y densidad del suelo a través del análisis de cada una, estableciendo de esta manera los lineamientos de comparación y determinando cual metodología sería la más óptima. La investigación fue de tipo descriptiva, ya que se observaron ensayos de laboratorio, los cuales arrojaron los resultados necesarios para analizar el material a través de la gráfica de Densidad Seca vs. %C.B.R (método Próctor Modificado) y mapas de resistencia (Metodología Ramcodes). A través de estos gráficos se concluyó que, haciendo referencia a la optimización de los materiales, la metodología Ramcodes es más efectiva ya que se obtienen mejores valores de resistencia (%C.B.R) en comparación con la metodología tradicional (método Próctor Modificado) ya que los mapas de resistencia abarcan una región amplia de densidad y humedad para el material estudiado, a pesar de la calidad del mismo. En lo que se refiere al tiempo de ejecución, el método Próctor Modificado se realiza en menor tiempo en comparación con la metodología Ramcodes, lo cual beneficia tanto a la persona que va a solicitar el ensayo, como a la empresa consultora que va ensayarlo. Por otra parte, ambas metodologías arrojan resultados óptimos, todo depende de la decisión sobre cual usar en cada caso. Pero este aspecto se basa en el criterio ingenieril de los profesionales involucrados en la obra. También se comprobó que la metodología Ramcodes es aplicable en el proceso de compactación de suelos. Palabras claves: Suelos, Próctor Modificado, Ramcodes, mapas de resistencia. Dirección de correo electrónico: [email protected] [email protected]
DERECHOS RESERVADOS
XV
CARRUYO MORALES, Paola Carolina; VILLALOBOS NAVA, Johanna Coromoto; COMPARATIVE STUDY OF THE MODIFIED PROCTOR METHOD AND RAMCODES METHODOLOGY IN COHESIVE SOILS. Trabajo Especial de Grado. Universidad Rafael Urdaneta. Facultad de Ingeniería. Escuela Civil. Maracaibo. Estado Zulia. Venezuela, 2009.
ABSTRACT This investigation had the purpose of compare the Modified Proctor method and Ramcodes Methodology in cohesive soils in Luis Roberto zone loan, tom make available to Consulting firms in the geotechnical area, optimize its findings and recommendations in the reports of resistance, humidity and densification, for improving the field work. The specific objectives were based on knowing both methodologies, determining resistance, humidity and soil density through the analysis of each methodology, establishing guidelines for comparison and determining which methodology would be the most optimal. It was a descriptive investigation, because they were observed for laboratory testing, and they gave the results needed to analyze the material through the graph of Density vs. % CBR (Modified Proctor method) and resistance maps (Ramcodes Methodology). Through these graphs it was concluded that, with reference to the optimization of materials, Ramcodes methodology is more effective because they have better values of resistance (% CBR) compared with the traditional methodology (Modified Proctor method) because the resistance maps cover a wide region of density and humidity to the material studied, despite its quality. In regard to execution time, the Modified Proctor method is performed in less time compared with the Ramcodes methodology, which benefits both the person who will apply the test as to the consulting firm that will try it. Moreover, both methodologies obtain optimal results, everything depends on the decision on which one to use in each case. But this aspect is based on the criterion of engineering professionals that were involved in the work. It was also found that the Ramcodes methodology is applicable in the process of soil compaction. Keywords: Soils, Modified Próctor, Ramcodes, resistance maps. E-mail: [email protected]
DERECHOS RESERVADOS
16
INTRODUCCIÓN
El Control de calidad de la compactación de suelos implica la realización de acciones
orientadas a verificar, por una parte, que tanto el material como sus condiciones de
colocación garanticen el cumplimiento de los parámetros de diseño, y por otra que la
variabilidad de los mismos este por debajo del nivel de riesgo asociado a la obra.
En la actualidad y tradicionalmente, los criterios en los que se fundamenta el control
de calidad de compactación de obras de tierra es el alcance de un determinado
porcentaje mínimo (generalmente 95%) de la densidad máxima seca de laboratorio
según un ensayo normalizado (Próctor Modificado T-180). En más de los casos interesa
que la humedad de campo este dentro de un rango recomendado para la humedad
óptima, sólo con el fin de aumentar la probabilidad de obtener altas densidades. En
líneas generales el fundamento del criterio control de compactación es la premisa: a
mayor densidad, mayor resistencia, según la metodología tradicional. Sin embargo, la
metodología Ramcodes afirma que la relación entre la densidad, la humedad y la
resistencia es compleja y requiere un estudio detallado. La ausencia de un estudio
detallado en los criterios actuales y tradicionales para el diseño y control de
compactación puede acarrear fallas en los pavimentos.
Por este motivo se ha decidido realizar un estudio comparativo entre el método del
Próctor Modificado y la Metodología Ramcodes en suelos cohesivos, a manera de
generar los lineamientos de comparación entre ambas metodologías, de tal forma que
facilite a las empresas consultoras del área geotécnica, optimizar sus resultados y
recomendaciones en lo que se refiere a la resistencia, humedad y densificación de los
suelos.
En el capítulo I (El Problema), se incluyen los aspectos referidos al planteamiento del
problema, objetivos propuestos, los argumentos que justificaron la elaboración del
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17
trabajo, su alcance y delimitación. El capítulo II se refiere al Marco teórico, en donde se
presentan los antecedentes, que sirvieron de referencia al problema planteado, y toda la
información documental relacionada con el método del Próctor Modificado y la
metodología Ramcodes, definición de términos básicos, así como los aspectos que
deben ser considerados para realizar un buen estudio y análisis de ambas
metodologías. En el capítulo III, Marco Metodológico, se definirán las bases necesarias
para el cumplimiento de cada uno de los objetivos planteados en el capítulo I, tales
como diseño de la investigación, población y muestra, técnica de recolección de datos y
para finalizar, la metodología de la investigación. El capítulo IV, el cual se refiere al
análisis de los Resultados, contiene los resultados obtenidos en la investigación y la
descripción de cada uno de ellos. Así mismo se presentan las conclusiones y
recomendaciones del estudio realizado, y las referencias bibliográficas consultadas
durante la investigación.
DERECHOS RESERVADOS
CAPÍTULO I
EL PROBLEMA
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO I 19
El Problema
CAPITULO I
EL PROBLEMA
Este capítulo, Según Risquez, Pereira y Fuenmayor (2004), corresponde al primer
paso del Trabajo Especial de Grado, el cual comprende los siguientes aspectos:
planteamiento del problema, objetivos generales y específicos, justificación y
delimitación de la investigación.
1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.
Los suelos son el producto del desgaste o desintegración de las rocas de la corteza
terrestre debido a los agentes atmosféricos y a los diferentes procesos físico-químicos
en la naturaleza. Debido a las sucesivas erosiones, filtraciones, mutaciones,
deslizamientos, compactaciones, drenajes, entre otros; los suelos, poseen
características propias que los hacen únicos, tales como: cohesión, peso unitario, grado
de saturación y las fuerzas moleculares. Es por ello que los suelos se clasifican de
diferentes formas, entre ellos: gravas, arenas, limos y arcillas.
Para efectos de la investigación se hizo énfasis en los suelos cohesivos también
llamados suelos arcillosos, debido a que estos, con un adecuado porcentaje de
humedad, aportan un grado de resistencia y densificación en terraplenes, los cuales
requieren un alto grado de compactación. Entendiendo por compactación el proceso
repetitivo de aplicación de cargas, cuyo objetivo es conseguir una densidad específica
para una relación óptima de agua, a fin de garantizar las características mecánicas
necesarias del suelo.
Lo antes expuesto, se puede reproducir en laboratorio a través de dos métodos, los
cuales son Próctor Estándar y Próctor Modificado. Históricamente, el primer método
empleado es conocido como prueba Próctor estándar. Sin embargo, dadas las
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CAPITULO I 20
El Problema
solicitaciones que las modernas estructuras imponen al suelo, surgió un nuevo método
denominado prueba Próctor modificado, el cual aplica una mayor energía de
compactación a los suelos que el Próctor estándar.
Hasta la fecha, se ha venido utilizando con mucho éxito el método del Próctor
Modificado. Sin embargo, en 1998 surge una nueva metodología para los análisis de
densificación y resistencia de geomateriales compactados denominada Ramcodes. La
aportación más significativa de dicha metodología al control de calidad de
compactación, es demostrar que con la metodología tradicional basada en el principio
de a mayor porcentaje de humedad se consigue una mayor densificación, y con ello,
una mayor resistencia, se cometen serios errores que pueden acarrear fallas en la
estructura. Estos errores pueden evadirse con la premisa que aporta Ramcodes, con la
cual se puede conseguir una igual o mayor resistencia del suelo con un menor
porcentaje de humedad, optimizando la utilización de materiales que, analizados con la
metodología tradicional, hubieran tenido que ser desechados. El resultado de la
aplicación de Ramcodes es reducir en gran proporción los costos en obras civiles.
Por otra parte, se pretende observar si la metodología Ramcodes es aplicable
exitosamente en el proceso de compactación de suelos ya que en su mayoría se ha
empleado en mezclas asfálticas (diseño, control de colocación y en la revisión de
estructuras de pavimento).
El propósito fundamental de la investigación fue desarrollar los estudios necesarios
que permitieran generar los lineamientos de comparación entre el Próctor Modificado y
la metodología Ramcodes, de manera que facilite a las empresas consultoras en el área
geotécnica, optimizar sus resultados y recomendaciones en los informes de resistencia,
humedad y densificación, mejorando así los trabajos en el campo.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO I 21
El Problema
1.2. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN.
1.2.1. Objetivo General.
Comparar el método del Próctor Modificado y la metodología Ramcodes en suelos
cohesivos de la zona de préstamo Luis Roberto.
1.2.2. Objetivos Específicos.
Conocer de manera detallada ambas metodologías.
Seleccionar la muestra de suelo a ser estudiada, según los suelos tipo A-6, a
partir de sus características, mediante los ensayos de laboratorio.
Determinar las resistencia, humedad y densidad del suelo a través del
método Próctor Modificado y la metodología Ramcodes.
Establecer los lineamientos de comparación entre el método Próctor
modificado y la metodología Ramcodes.
Determinar cual metodología es la más óptima de manera que genere un
aporte en el área geotécnica.
1.3. JUSTIFICACIÓN.
El estudio realizado acerca del método del Próctor modificado y la metodología
Ramcodes es importante ya que nos permitirá elaborar comparaciones precisas de
acuerdo a las interrelaciones existentes entre la resistencia, humedad y densificación de
los suelos cohesivos, obteniendo mejores resultados en el control de calidad de los
suelos compactados en terraplenes, debido a que estos suelen soportar estructuras y
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO I 22
El Problema
cargas elevadas que podrían ser afectadas por estudios metodológicamente
deficientes.
De igual forma, se persigue brindar a las empresas consultoras, deducciones más
claras y precisas, y a la vez dar a conocer la metodología Ramcodes, a razón de
contribuir directamente al desarrollo del conocimiento científico en el área geotécnica.
Según el enfoque teórico, la investigación se sustentó en artículos y estudios
realizados por el Ingeniero Freddy Sánchez Leal en la Universidad Francisco de
Miranda ubicada en la ciudad de Coro.
Desde el punto de vista metodológico, la investigación justifica un aporte de carácter
novedoso que servirá de apoyo para el desarrollo de futuras investigaciones en el área
de suelos, ya que en su mayoría la metodología Ramcodes fue aplicada exitosamente
en mezclas asfálticas.
1.4. DELIMITACIÓN.
La presente investigación se encontró delimitada temporalmente entre los meses de
Mayo a Diciembre de 2009, y espacialmente en el Préstamo Luis Roberto ubicado en el
Municipio Puerto Miranda del Estado Zulia.
En relación a la delimitación científica, la investigación desarrollada permitirá
comparar el método del Próctor Modificado con la metodología Ramcodes, ejecutando
todos los ensayos de laboratorio para obtener las propiedades de resistencia, humedad
y densificación de suelos cohesivos tipo A-6.
DERECHOS RESERVADOS
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II 24
Marco Teórico
CAPITULO II
MARCO TEÓRICO
2.1. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN.
Para obtener resultados de manera clara y precisa fue necesario recopilar
información de trabajos realizados, los cuales guardan relación con la presente
investigación. Seguidamente se presenta un resumen de los trabajos consultados en
esta investigación.
Sánchez L., Freddy J. (2009) diseñó un “Manual de aplicación para la
Metodología de Análisis y Diseño de Geomateriales Compactados (Ramcodes)” El
manual fue diseñado para servir de soporte en los cursos de entrenamiento sobre esta
metodología de diseño y control de geomateriales compactados. Por otra parte permite
que un profesional de la construcción civil pueda diseñar los experimentos relacionados
con el uso de geomateriales de una manera más provechosa, y a controlar la
colocación de estos materiales en sitio de una manera menos sesgada y más
relacionada con el riesgo de la obra. Este manual aportó una información concisa para
agilizar la aplicación de la metodología a lo largo de la presente investigación.
Sánchez L., Freddy J., en su artículo de investigación “Próctor vs. RAMCODES”
realizado en el Centro de Investigación de Recursos Hídricos (CIDHRI) de la
Universidad Nacional Experimental «Francisco de Miranda» (UNEFM) a través de la
empresa consultora de ingeniería SOLESTUDIOS, compararon dos variantes: CBR de
tres puntos y el CBR al estilo Ramcodes. La primera variante se estudió a través de 3
especimenes con humedad óptima y diferentes niveles de densidad el cual estaba
referido al 95% de la DMS del Proctor Modificado. La segunda variante se analizó a
través de un experimento donde se variaba la densidad y el contenido de agua de
mezclado a la misma vez, con la cual se evaluó la influencia que esta interacción de
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II 25
Marco Teórico
variables tiene en la respuesta, en ese caso, la resistencia (CBR). El aporte más
significativo que brindó este artículo a la presente investigación se refirió a la premisa
de que con el CBR de los tres puntos “a mayor densidad, mayor resistencia y el
producto para llevar a cabo el control de compactación es la curva Proctor”; mientras
que con el CBR al estilo Ramcodes “cada suelo tiene una relación densidad-humedad-
resistencia muy particular y compleja que requiere ser estudiada. Su instrumento de
control de compactación es un mapa de resistencia con región de aceptación”.
Páez U., Mariel C.; Peña H., David J. (2004), en su trabajo especial de grado de la
Universidad Rafael Urdaneta, “Correlación del valor soporte del suelo California
Bearing ratio (CBR) partiendo de los resultados de la densidad seca y el
contenido de humedad en los suelos de Maracaibo”, investigaron la correlación
entre el CBR, la Densidad Seca y el Contenido de Humedad, de manera que se pueda
simplificar el proceso de cálculo y minimizar el tiempo de ejecución del ensayo de la
obra a realizar. Para ello se profundizó el conocimiento de éstas tres variables,
verificando las correlaciones planteadas en el trabajo de apoyo. El aporte de este
antecedente fue brindar a la investigación una idea de cómo es el comportamiento entre
el CBR- densidad máxima seca- contenido de humedad en suelos de una zona de
préstamo del municipio Miranda, estado Zulia, los cuales serán objeto de estudio en el
presente estudio.
Sánchez L., Freddy J. (2002), en su artículo de investigación Ramcodes
“Metodología racional para el análisis de densificación y resistencia de
geomateriales compactados” propuso un estudio donde mostró que mediante la
combinación del valor nominal máximo de CBR para las regiones de aceptación,
alcanzables para una determinada energía de compactación, con el factor
característico, se pueden obtener curvas de anticipación o predicción de la resistencia
del suelo compactado para suelos del Estado Falcón y de la Mesa de Guanipa,
Venezuela, los cuales fueron compactados con energía de Próctor Modificado. Se
realizaron gráficas donde se explicó la influencia de factores que, según el autor,
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II 26
Marco Teórico
influyen más en el comportamiento del suelo compactado como lo son: la proporción
granulométrica y la superficie específica de los finos. La gráfica corroboraba que el
material de suelo más competente para la estructura de pavimentos es una grava limpia
(CBR 100%). A medida que se incrementaba el valor de Fp (producto lineal de la
proporción granulométrica entre finos y gruesos, y el límite líquido; ocurrencia individual
o simultánea de la reducción de la proporción de grava, y aumento de la proporción de
finos) la competencia se iba degradando hasta alcanzar el valor más bajo (CBR 35%),
para las regiones geológicas consideradas, en Fp= 0.30. A partir de este punto, el
aumento de Fp se produjo por el incremento de la proporción de finos y también por el
incremento de la superficie específica de los mismos. Granulometría y superficie
específica se fueron combinando de una manera que resultó eficiente en términos de
estructura del suelo compactado, con lo que la resistencia comenzó a incrementarse
hasta alcanzar un máximo (CBR 70%) para Fp=0.75, aunque nunca tan alto como para
el caso de gravas limpias. A partir de ese punto el incremento de la superficie específica
y de la proporción de finos desequilibró la combinación entre los factores mencionados
y las estructuras que se consiguieron fueron menos resistentes. De acuerdo al gráfico
se observó que la compactación tuvo poco efecto en aumentar la resistencia de suelos
francamente arcillosos. Esta investigación aportó conocimientos referentes a la
influencia que generan ciertas propiedades del suelo (proporción granulométrica y la
superficie específica de los finos), en el proceso de densificación y resistencia del suelo,
brindando al presente trabajo especial de grado factores que pueden incidir en los
resultados a obtener de los ensayos con ambas metodologías.
2.2. BASES TEÓRICAS.
En las bases teóricas se recopiló la información necesaria para la comprensión de
los conceptos relacionados con los objetivos planteados en la investigación.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II 27
Marco Teórico
2.2.1. Ensayo Próctor Modificado (T-180).
Los métodos dinámicos o ensayos Próctor son los más utilizados para la
determinación del porcentaje de humedad óptima y la densidad máxima seca. Ya que
se basan en la energía de compactación que le aplica a la masa de suelo. Sin embargo,
como el ensayo del Próctor modificado genera una mayor densidad seca, es el
apropiado para lograr los objetivos del estudio.
Según las normas AASHTO T180-70 y la ASTM D698-70 y D1557-70, el ensayo del
Próctor modificado al igual que el Próctor estándar es un análisis en el cual son usadas
porciones de la muestra de suelo mezclándolas con cantidades distintas de agua,
colocándolas en un molde y compactándolas con una masa, anotando las humedades y
densidades secas correspondientes. En relación a estos parámetros, humedad -
densidad seca (humedad en %), se colocan los valores conseguidos en un gráfico
cartesiano donde la abscisa corresponde a la humedad y la ordenada a la densidad
seca. Es así posible diseñar una curva suave y conseguir el punto máximo el cual
corresponda a la densidad seca máxima y a la humedad óptima.
Gráfica Nº 2.1 - Curva Densidad Seca vs. Humedad.
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CAPITULO II 28
Marco Teórico
La diferencia básica entre el ensayo Próctor Normal y el Modificado es la energía de
compactación que se le aplica a las muestras de suelos, como consecuencia de la
desigualdad de los diámetros y pesos de los martillos y debido al número de capas con
que se trabaja cada ensayo.
El ensayo del Próctor modificado abarca los procedimientos de compactación
usados en Laboratorio, para determinar la relación entre el contenido de agua y peso
Unitario seco de los suelos (curva de compactación).
La tabla Nº 2.1 muestra resumidamente las características del equipamiento para la
ejecución de este ensayo de laboratorio:
Tabla 2.1 Características de Equipamiento.
Método
Peso del
pisón
(Kg.)
Diámetro del
pisón (cm)
Altura de
caída libre
(cm)
Diámetro del
molde (cm)
Volumen
del molde
(L)
Número
de capas
Número de
golpes por
capa
Modificado 4.5 5 46 10 0.94 5 25
Modificado 4.5 5 46 15 2.12 5 56
Fuente: http://www.labsuelosuni.edu.pe/descargas/manuales/v1_Proctor_Modificado.pdf
Figura Nº 2.1. Equipo para la realización del Ensayo Próctor Modificado T-180.
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CAPITULO II 29
Marco Teórico
Igualmente cabe destacar que con dicho método se produce una energía específica
de compactación que se obtiene aplicando la siguiente fórmula:
Ee = N * n * W * h
V
Donde :
Ee= Energía especifica.
N= Número de golpes por capa.
n= Número de capas de suelo.
W= Peso del pisón.
H= Altura de caída libre del pisón.
V= Volumen del suelo compactado.
A través del Próctor Modificado se logra introducir la energía nominal de
compactación al suelo de 2710Kj/m3 o cerca de 5 veces la energía de compactación del
experimento patrón.
Los resultados de las pruebas de compactación se grafican en curvas que relacionan
el peso específico seco versus el contenido de agua, para diferentes suelos.
2.2.2. Ensayos Preliminares.
Para llevar a cabo el método del Próctor Modificado (T-180) fue necesaria la
realización de una serie de ensayos previos, los cuales aportaron una serie de factores
que brindaron la información precisa para la ejecución del análisis de ambas
metodologías. Estas comprenden los siguientes ensayos:
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CAPITULO II 30
Marco Teórico
Primer Ensayo: Análisis Granulométrico – Método Mecánico.
Tomando como referencia las normas AASHTO T87-70 (preparación de muestras);
AASHTO T88-70 (procedimiento de prueba), y la ASTM D421-58 y D422-63, en la
clasificación de los suelos para usos de ingeniería es universalmente acostumbrado
utilizar algún tipo de análisis granulométrico. Una parte importante de los criterios de
aceptabilidad de suelos para carreteras, aeropistas, presas de tierra, diques y otro tipo
de terraplenes es el análisis granulométrico. La información obtenida a través del mismo
puede en ocasiones utilizarse para predecir movimientos del agua a través del suelo.
El análisis granulométrico es un intento de determinar las proporciones relativas de
los diferentes tamaños de granos presentes en una masa de suelos dada. Para obtener
un resultado significativo la muestra debe ser estadísticamente representativa de la
masa de suelo. Como no es físicamente posible determinar el tamaño real de cada
partícula independiente del suelo, la práctica solamente agrupa los materiales por
rangos de tamaño.
Para obtener la cantidad de material al cual se le va a realizar la granulometría
existen dos formas, la primera consiste en pasar la muestra de suelo través de un
tamiz con una malla dada pero que es retenido en un siguiente tamiz cuya malla tienen
diámetros ligeramente menores a la anterior y se relaciona esta cantidad retenida con el
total de la muestra pasada a través de los tamices (es evidente que el material retenido
de esta forma en cualquier tamiz se encuentra compuesto de partículas de muchos
tamaños, los cuales son menores al tamaño de la malla a través de la cual todo el
material paso, pero mayores que el tamaño de la malla del tamiz en el cual el suelo fue
retenido). Y la segunda es a través de un método llamado cuarteo, en el cual se va
reduciendo la muestra obtenida del campo hasta obtener el tamaño adecuado.
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CAPITULO II 31
Marco Teórico
Un buen análisis granulométrico se realiza a través de un proceso de tamizado, el
cual no provee información sobre la forma de los granos de suelo (si ellos son
angulares o redondeados), solamente da información sobre los granos que pueden
pasar, o que orientación adecuada pasa a través de una malla de abertura rectangular
de un cierto tamaño. El análisis granulométrico se caracteriza por determinar los
porcentajes de arena, limo y arcilla una vez que se han separado los fragmentos
gruesos.
La información obtenida del análisis granulométrico se presenta en forma de curva a
manera de poder comparar los suelos y visualizar más fácilmente la distribución de los
tamaños de granos presentes. Además permite observar cómo una masa de suelo
típica puede tener partículas que varíen entre tamaños de 2.00 mm. Y 0.075 mm. Para
poder dar el mismo peso y precisión a todas las medidas, en especial a las más
pequeñas (tamiz Nº 200) es necesario recurrir a la representación logarítmica para
obtener una escala no muy amplia.
La exactitud del análisis es más cuestionable aun para los suelos de grano fino (más
finos que el tamiz Nº 4) que para suelos gruesos, y la práctica común y ampliamente
seguida de utilizar suelos secados al horno puede influir en el análisis en otro tanto. Se
ha encontrado que un método mas confiable y del cual se puede realizar mas
fácilmente una reproducción que el análisis por tamizado de un suelo de grano fino con
mas de 4 o 5% de material mas fino que el tamiz Nº 200, es el de tomar una cantidad
secada al horno de ese material, molerla tan fino como sea posible, luego lavarla a
través del tamiz Nº 200, secar al horno el residuo y tamizar a través de una serie
constituida por 5 o 6 tamices dentro de un rango de tamaños que garantice suficientes
puntos en la grafica. Este método asegura que muy poco polvo se adhiera a las
partículas mayores y que los grumos de material fino ablandados por el agua, se
desbaraten y permitan que las partículas de arcilla pasen a través del tamiz y luego del
secado las partículas aisladas permanezcan separadas.
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CAPITULO II 32
Marco Teórico
El lavado es usualmente innecesario cuando solo 5 o 10% pasa a través del tamiz
Nº 100 para los suelos de grano fino y de todos modos el gran tamaño de muestra
necesaria en suelo de granos grueso hace el lavado bastante impractico.
El ensayo de análisis granulométrico concluye con la elaboración de la curva de
distribución granulométrica, en la cual se pueden obtener diámetros característicos tales
como D10, D85, D60, etc. El D se refiere al tamaño del grano o diámetro aparente, de la
partícula de suelo y el subíndice (10, 85, 60), denota el porcentaje de material mas fino.
A continuación se muestra el método del tamizado y la curva de análisis
granulométrico de la cual se hizo referencia anteriormente:
Figura Nº 2.2. Tamizado y Curva del Análisis Granulométrico.
Una indicación de la variación (o rango) del tamaño de los granos presentes en la
muestra se obtienen mediante el Coeficiente de Uniformidad Cu, definido como:
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CAPITULO II 33
Marco Teórico
DDCU
10
60
Donde:
D60: es el diámetro correspondiente al 60% pasante obtenido de la curva
granulométrica.
D10: es el diámetro correspondiente al 10% pasante obtenido de la curva
granulométrica. Es también denominado Tamaño Efectivo de un suelo.
Un valor grande de este parámetro Cu indica que los diámetros D60 y D10 difieren en
tamaño apreciablemente. No asegura sin embargo, que no exista un vacío de
gradación, como el que se presenta cuando faltan por completo o solamente existe muy
pequeña cantidad de diámetros de un determinado tamaño.
El Coeficiente de concavidad o curvatura Cc, es una medida de la forma de la curva
entre D60 y el D10, y se define de la siguiente forma:
Donde:
D30: es el diámetro correspondiente al 30% pasante obtenido de la curva
granulométrica.
Valores de Cc muy diferente de 1 indican que falta una serie de diámetros entre los
tamaños correspondientes al D60 y el D10.
Para que sea una arena bien gradada el Coeficiente de uniformidad y el Coeficiente
de Curvatura deben estar en los siguientes rangos:
DDDCC
1060
2
*30)(
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CAPITULO II 34
Marco Teórico
Cu > 6.
1 < Cu < 3.
Y para que sea una grava bien gradada los valores anteriores deben estar entre los
rangos a continuación:
Cu > 4.
1 < Cu < 3.
Para suelos en los cuales mas del 10 al 12% del material pase a través del tamiz
Nº 200, es necesario también hacer un análisis de hidrómetro.
Segundo Ensayo: Determinación del Contenido de Humedad Natural en los
Suelos.
De acuerdo a la norma ASTM D2216-71 en su parte 19, es un ensayo rutinario de
laboratorio para determinar la cantidad de agua presente en una cantidad dada de un
suelo en términos de su peso en seco. Dicho resultado se obtiene a través de la
diferencia de peso de la masa de suelo proveniente del campo con su humedad natural
y la masa de suelo obtenida luego de tener la muestra en el horno mínimo 18 horas.
El método señala que para suelos inorgánicos el horno debe tener una temperatura
de 105 5°C. Y para suelos orgánicos la temperatura del horno debe estar a 60
5°C.
El contenido de humedad como definición se puede calcular a través de la siguiente
expresión:
100*ww
s
w
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CAPITULO II 35
Marco Teórico
En donde:
: El porcentaje de humedad.
Ww: es el peso de agua presente en la masa de suelos.
Ws: es el peso de los sólidos en el suelo.
Tercer Ensayo: Determinación de los Límites de Consistencia o Límites de
Atterberg (Límite Líquido y Plástico de un Suelo).
Para estudiar y comprender este ensayo es necesario conocer a manera
introductoria que el suelo puede encontrarse en ambiente natural en tres estados:
liquido, plástico y sólido y que estos a su vez presentan sub-estados como lo son el
semi-liquido y semi-sólido, con los cuales se facilita la identificación y clasificación de
los suelos y demás propiedades.
La consistencia es el grado de cohesión de las partículas de un suelo y su
resistencia a aquellas fuerzas exteriores que tratan de deformarlo o destruir su
estructura. Por tal motivo, los límites de consistencia se definen como las fronteras
entre un estado y otro del suelo, de acuerdo a su contenido de humedad.
Los límites líquido y plástico son solo dos de los cinco límites propuesto por
Atterberg. Estos han sido ampliamente utilizados en todas las regiones del mundo
principalmente con objetivos de identificación y clasificación de suelos, sin embargo,
permiten igualmente estimar asentamientos en problemas de consolidación y hasta
predecir la máxima densidad en estudios de compactación. (ASTM 423-66; ASTM
D424-59).
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CAPITULO II 36
Marco Teórico
- Límite Líquido.
Para poder establecer valores definidos, reproducibles, de estos límites, se tiene que
el límite líquido es el contenido de humedad en el cual una masa de suelo húmedo es
colocada en un recipiente en forma de cápsula de bronce, separada en dos por la
acción de una herramienta para hacer ranura-patrón y dejada caer desde una altura de
1 cm. para que la misma sufra después de dejarla caer 25 veces, una falla o cierre de la
ranura en una longitud de 12.7 mm. (ASTM 423-66).
Desde el punto de vista conceptual el límite líquido es el contenido de humedad de
un suelo cuya consistencia se encuentra en el límite entre los estados líquido y plástico.
Las variables que afectan el resultado del límite líquido son:
1. Tamaño de la masa de suelo contenido en la cápsula de cobre (espesor y cantidad).
2. Velocidad a la cual se le dan los golpes (deben ser 2 golpes por segundo).
3. Tiempo de reposo del suelo en la cazuela antes de comenzar la cuenta de golpes y
estado de limpieza de la cazuela antes de colocar la pasta de suelo para el ensayo.
4. Humedad del laboratorio y rapidez con la cual se hace el ensayo.
5. Tipo de material utilizado como base del aparato o sea superficie contra la cual se
debe golpear la cazuela (comúnmente se utiliza caucho duro o micarta).
6. Ajuste o calibración de la altura de caída de la cazuela (debe ser exactamente
1cm.).
7. Tipo de herramienta utilizada para hacer la ranura (la recomendada por la ASTM,
especial para suelos con bajo límite líquido como los materiales arenosos y limosos,
o la tipo Casagrande, con la cual se obtiene un mejor control de la profundidad de la
pasta de suelos en la cazuela).
8. Condición general del aparato del límite líquido (pasadores desgastados, conexiones
que no estén firmemente apretadas).
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CAPITULO II 37
Marco Teórico
Todas las variables anteriormente mencionadas pueden ser controladas por el
operador. Sin embargo, el límite líquido es también afectado marcadamente por el tipo
de suelo y otros factores adicionales. Es por ello, que los ensayos de límite de Atterberg
deben hacerse sobre suelos tamizados a través de la malla Nº 40. Comúnmente, el
suelo traído del campo se encuentra en estado de humedad demasiado alto para pasar
a través de la malla Nº 40. Es entonces permisible (y sugerido por la norma ASTM
D421-58. “Preparación Seca de Muestras de Suelo para Análisis Granulométrico y
Determinación de Constantes de Suelo”) secar al aire el suelo para obtener la fracción
se suelos que pasa el tamiz Nº 40 (0.425mm) en la mayoría de los casos.
Se ha encontrado que si uno hace una gráfica en la cual se represente la variación
del número de golpes necesarios para cerrar la ranura en una escala logarítmica contra
el contenido de humedad correspondiente en una escala aritmética, el lugar geométrico
de los puntos resultantes insinúa una variación de comportamiento de tipo lineal. Con
este fenómeno establecido, se vuelve relativamente sencillo establecer el contenido de
humedad en el límite líquido de una forma indirecta. Solo es necesario aplicar el
“Método de los 3 puntos”, con el cual se debe obtener entre 3 y 6 puntos a diferentes
contenidos de humedad, conjuntamente con el número de golpes necesarios para
cerrar la ranura correspondiente (obviamente, distribuidos a ambos lados del conteo de
25 golpes necesarios para definir el límite líquido).
La ecuación para determinar el límite líquido es la siguiente:
NLL
lg3.0419.1.
Ó
25
121.0
*.N
LL
En donde:
: es el contenido de humedad.
N: numero de golpes.
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CAPITULO II 38
Marco Teórico
Es importante señalar que el limite liquido representa para todos los suelos un valor
de resistencia al corte entre 20 y 25 g*cm2 y que el mismo aumenta a medida de que el
tamaño de los granos o partículas presentes en la muestra disminuyen.
- Limite Plástico.
El límite plástico se ha definido arbitrariamente como el contenido de humedad del
suelo al cual un cilindro se rompe o se resquebraja, cuando se enrolla a un diámetro de
3mm. Otra definición válida acerca de límite plástico expresa que es el contenido de
humedad de un suelo cuya consistencia esta entre los estados plástico y semi-sólido.
Esta prueba es bastante mas subjetiva (dependiente del operador) que el ensayo del
límite líquido pues la definición de resquebrajamiento del cilindro de suelo así como del
diámetro de 3mm están sujetas a la interpretación del operador. El diámetro puede
establecerse durante el ensayo por comparación con un alambre común o de soldadura
del mismo diámetro. Con la práctica, se encuentra que los valores del límite plástico
pueden reproducirse sobre el mismo suelo por parte de diferentes laboratoristas dentro
de un rango del 1 al 3%.
El límite plástico se puede calcular a través de la misma ecuación del porcentaje de
humedad, quedando así que:
En donde:
Ww: es el peso de agua presente en la masa de suelos.
Ws: es el peso de los sólidos en el suelo.
100*.WW
s
wPL
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CAPITULO II 39
Marco Teórico
La importancia del Límite plástico viene dada porque este indica la humedad por
encima del cual no debe ser laboreado un suelo debido a riesgos de compactación, ya
que este límite indica la franja de plasticidad, es decir donde ocurren deformaciones
plásticas no recuperables (Hillel, 1982).
- Índice de Plasticidad.
El índice de plasticidad determina el rango de humedad en el que el suelo es plástico
y tiene los mayores riesgos para manipular con equipos de labranza o cultivos, por los
posibles efectos de compactación y sellado de la superficie según Plá Senti (1972)
cuando el índice se encuentra entre 5 - 10 % de humedad los suelos tienen moderada
plasticidad y para Gaucher (1971) el índice de plasticidad varía entre un valor de 4%
para un suelo arenoso hasta un 25% para un suelo arcilloso.
La ecuación que determina al índice de plasticidad es la siguiente:
En donde:
L.L: límite líquido.
L.P: límite plástico.
Cuarto Ensayo: Gravedad Específica.
Según la AASHTO T100-70 y la ASTM D854-58, este ensayo es aplicable
específicamente a suelos y agregados finos (o arenas) como los utilizados en mezclas
de concreto y asfalto o en los procesos de compactación.
PLLLPI ...
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CAPITULO II 40
Marco Teórico
La gravedad específica GB de un suelo sin ninguna clasificación se toma como el
valor promedio para los granos del suelo. El valor de gravedad específica es necesario
para calcular la relación de vacíos de un suelo, se utiliza también en el análisis de
hidrómetro y es útil para predecir el peso unitario del suelo. Ocasionalmente el valor de
la gravedad específica puede utilizarse en la clasificación de los minerales del suelo,
algunos minerales de hierro tienen un valor de gravedad específica mayor que los
provenientes de sílica.
La gravedad específica de cualquier sustancia se define como el peso unitario del
material en cuestión dividido por el peso unitario del agua destilada a 4º C. Así, si se
consideran solamente los granos del suelo se obtiene GB como:
Ó
En donde:
:s Peso especifico de la muestra de suelo.
:w Peso especifico del agua a 4°C.
:Ws Peso del suelo.
:Vs Volumen del suelo.
En la mecánica de suelos existen varios métodos para determinar la gravedad
específica de una masa de suelo, los cuales dependen del tamaño de los agregados de
la muestra de suelo. Entre estos métodos tenemos:
w
sGs
wVs
WsGs
*
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CAPITULO II 41
Marco Teórico
- Balanza Hidrostática.
Se utiliza para determinar la gravedad especifica de la fracción granular gruesa.
(Todo el material granular retenido en el tamiz Nº 4). Se define a través de la siguiente
ecuación:
WWWG
saS
SS
Donde:
Wsa: Peso de la muestra de suelo + agua.
- Frasco Chapman.
Se utiliza para determinar la gravedad especifica de la fracción granular fina (Lo que
pasa el tamiz Nº 4). Se calcula a través de la ecuación:
Donde:
V. final: Volumen final.
V. inicial: Volumen inicial.
- Picnómetro.
Se utiliza para determinar la gravedad especifica de la fracción granular fina (Lo que
pasa el tamiz Nº 4 ó Nº 10). Se calcula a través de la ecuación:
VVWG
INICIALFINAL
SS
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CAPITULO II 42
Marco Teórico
Donde:
WPTX: peso del picnómetro mas agua a la temperatura del ensayo.
WPWS: peso del picnómetro mas agua mas suelo
GWTX: gravedad especifica del agua a la temperatura del ensayo.
2.2.3. Ensayo Posterior.
A fin de poder alcanzar los objetivos específicos de la investigación y poder elaborar
unos mejores lineamientos entre el método Próctor Modificado y la metodología
Ramcodes, fue necesario aplicar un ensayo sucesivo indispensable (CBR), ya que con
él se obtiene un índice de calidad de resistencia del suelo; parámetro determinante en
el análisis de resultados para ambas metodologías.
Determinación del Valor Soporte del Suelo (CBR).
La capacidad soporte C.B.R no es mas que la relación entre la resistencia a la
penetración de un suelo y su capacidad soporte como base de sustentación, teniendo
como patrón la resistencia que ofrece la piedra picada estándar de California, a la cual
se le ha asignado un máximo valor soporte igual al 100%.
Según la norma ASTM D 1883-05 este método de ensayo es usado para evaluar el
potencial de resistencia de materiales de sub-rasante, sub-base y base, incluyendo
materiales reciclados para el uso en pavimentos para carreteras y aeropistas. El valor
GWWWWG WTX
PWSPTXS
SS
*
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CAPITULO II 43
Marco Teórico
de CBR obtenido en este ensayo forma una parte integral de varios métodos de diseño
de pavimentos flexibles.
El ensayo C.B.R mide la carga necesaria para penetrar un pistón de dimensiones
determinadas a una velocidad previamente fijada en una muestra compactada de suelo
después de haberla sumergido durante cuatro días en agua y de haber medido su
hinchamiento. El hecho de sumergir la muestra, se debe a que se puede prever la
hipotética situación de acumulación de humedad en el suelo, después de la
construcción. Por tanto después de haber compactado el suelo, se penetra con un
pistón el cual va conectado a un plotter que nos genera una gráfica donde se presenta
la carga respecto a la profundidad a la que ha penetrado el pistón dentro de la muestra.
Dicha gráfica suele ser una curva con el tramo inicial recto y el tramo final cóncavo
hacia abajo (si el tramo inicial no es recto, se corrige) una vez que se obtiene la gráfica,
se visualizan los valores de la carga que soporta el suelo cuando el pistón se encuentre
hundido 2.5mm y 5mm y se expresa en tanto por ciento tomando como índice CBR el
mayor de los porcentajes calculados.
La experiencia ha demostrado, que las más pequeñas diferencias en el
procedimiento de las pruebas CBR son motivos de grandes diferencias en los
resultados de las mismas. Por esta razón existen dos tipos de CBR: el CBR de 3 puntos
y el CBR de 15 puntos. La diferencia entre ellos se debe principalmente a la condición
de humedad (ya que para el método de15 puntos se trabaja con rangos por encima y
por debajo del óptimo probable, mientras que el de 3 puntos trabaja con el porcentaje
optimo de humedad obtenido) y al número de especímenes utilizados para cada
energía.
Algunos de los factores que inciden en el ensayo CBR para ambos casos, 3 y 15
puntos, son:
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CAPITULO II 44
Marco Teórico
- La condición de hidratación: debe ser establecida en el diseño dentro de las
especificaciones constructivas.
La hidratación puede ser a través de tres procesos: inmersión de los especímenes
(96horas= 4días), a través del curado o sin inmersión (en la cual los especímenes se
encuentran tal y como se compactaron).
- Números de cargas: para el ensayo CBR cada sobrecarga pesa 4,5Kg (10lbs). Es
importante tener en cuenta que entre mayor es la sobrecarga, mayor es el CBR y
viceversa. El número de sobrecargas mínimo es igual a 1.
- La velocidad: ésta debe ser de 0,05mm de penetración/minuto a lo largo de todo el
ensayo.
Para materiales tales como agregados gruesos, el procedimiento del CBR de 15
puntos no ha demostrado ser completamente satisfactorio, siendo necesario realizar
varias pruebas con el fin de determinar un valor promedio razonable. A continuación se
muestra el equipo empleado para el ensayo CBR.
Figura Nº 2.3. Equipo del CBR.
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CAPITULO II 45
Marco Teórico
2.2.4. Metodología Ramcodes. RAMCODES es un acrónimo de Rational Methodology for Compacted geomaterial’s
Density and Strength análisis (Metodología Racional para el Análisis de Densificación y
Resistencia de Geomateriales Compactados) la cual se basa en diseñar y controlar
geomateriales compactados, tales como suelos y mezclas asfálticas. Fue desarrollada
por el ingeniero civil venezolano Freddy J. Sánchez Leal desde 1998, con la asistencia
técnica y económica de la compañía venezolana SOLESTUDIOS CA. y la Fundación
Instituto de Investigaciones Científicas SOLESTUDIOS.
Esta metodología ha sido desarrollada en siete fases. La fase uno se basa en la
clasificación de geomateriales (suelos, mezclas asfálticas) mediante el cual se
desarrolló un nuevo sistema de clasificación por medio de un factor característico
basado en una escala cuantitativa, y por otra parte, en la determinación del potencial de
densificación, referido al factor característico. La fase dos trata sobre el estudio de la
relación humedad, densidad, y resistencia (CBR) en suelos compactados. Las fase tres
(programada para el análisis de resistencia con equipo sofisticado) y cuatro
(programada para el estudio de cambio volumétrico bajo hidratación) todavía no han
sido desarrolladas. La fase cinco está dedicada al análisis de mezclas asfálticas la cual
ayuda a enfrentar la significativa incongruencia entre el diseño y los controles de
compactación establecidos por los métodos tradicionales de diseño y control. En último
lugar, se está trabajando en las fases seis, dedicada al desarrollo de un software para
facilitar la implementación de Ramcodes, y siete, dedicada al desarrollo de una
metodología estadística de control de calidad.
La metodología Ramcodes se fundamenta en conocimientos de estadística para
llevar a cabo y analizar experimentos factoriales para el diseño y para realizar un control
de calidad donde se tiene control sobre los niveles de riesgo. La metodología se basa
también en relaciones peso-volumen comunes para suelos y mezclas asfálticas, así
como en conocimientos de mecánica de suelos No Saturados que explican las variables
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CAPITULO II 46
Marco Teórico
más influyentes en la obtención de las respuestas de densificación y resistencia del
geomaterial.
Ramcodes se fundamenta en tres aspectos esenciales, que son: la clasificación
cuantitativa (resume las características de un suelo en un valor numérico único en una
escala continua), el potencial de densificación (estudia la probabilidad de que el
geomaterial alcance una densidad en un rango de contenidos de agua o de asfalto bajo
una energía de compactación particular) y en la relación entre el contenido de
agua/asfalto, la densidad, y la respuesta del geomaterial, ya sea de resistencia,
deformabilidad , módulos, etc., bajo las condiciones particulares de un experimento.
Esta metodología ha demostrado tener aplicación exitosa en el control de la
variación de la producción de geomateriales (mezclas asfálticas), en el diseño, en el
control de colocación, y en la revisión de estructuras de pavimentos. Ramcodes
relaciona el diseño con el control de campo sin dejar lugar a las típicas incongruencias
que tiene la metodología tradicional. A través de cartas de control que resumen
especificaciones y conceptos, Ramcodes relaciona la teoría y la práctica de una manera
sencilla sin menoscabar la formalidad, permitiendo que el ingeniero común tenga
acceso a los conceptos mecanicistas más avanzados.
Por otra parte, Ramcodes está compuesto por cinco módulos:
• Un original sistema de clasificación que describe a un geomaterial como una
combinación de su proporción granulométrica y la superficie específica de su parte fina,
asociándolo a un número que pertenece a una escala continua.
• Un marco de análisis descrito matemáticamente para representar condiciones
de diseño y regiones de control de compactación.
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CAPITULO II 47
Marco Teórico
• Un método de diseño basado en experimentos factoriales con el que se obtiene
una utilización optimizada o racional del geomaterial estudiado.
• Un sencillo y eficiente método estadístico de control de calidad de
compactación que protege contra la aceptación de lotes defectuosos o el rechazo de
lotes satisfactorios.
• Un software de graficación y análisis estadísticos (Origin) para la
implementación de los experimentos factoriales, la representación de las regiones de
control, ajustes de tendencias e inferencias estadísticas durante el control. También se
incluye el uso de Excel para los cálculos matemáticos asociados al marco de análisis.
En desarrollo se encuentran módulos del software que permitirán la combinación
intencionada de 2 a 4 materiales, y la aplicación de gráficos de contorno llamados
“mapas de resistencia”, muy útiles en los módulos de diseño y control.
Sistema de Clasificación Ramcodes.
La clasificación cualitativa provista por la HRB (a través de símbolos o grupos)
permite anticipar de manera aproximada la calidad del material, no obstante, no permite
hacer correlaciones. De allí la necesidad de implementar un sistema de clasificación
cuantitativa, como la propuesta de Ramcodes que se describe a continuación.
El sistema de clasificación Ramcodes tiene la finalidad de asignar a los materiales
una escala cuantitativa que admita correlaciones con propiedades de densificación y
resistencia de materiales compactados, además de controlar la variabilidad de un
préstamo de material de suelo. La clasificación cuantitativa consiste en resumir en un
solo valor las características índices del suelo que más significativamente afectan su
comportamiento las cuales son: la proporción granulométrica y la superficie específica
de la parte fina. La clasificación cuantitativa aventaja a la tradicional clasificación
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CAPITULO II 48
Marco Teórico
descriptiva o cualitativa (SUCS, HRB) en que aquella permite asociar la tipificación de
los materiales a una escala continua, donde para una misma región u origen geológico,
cada valor en esa escala representa a un material con las mismas propiedades y
respuestas. Las consecuencias inmediatas de esta afirmación es que por una parte se
puede evaluar la variabilidad de las propiedades y respuestas del material a partir de
sus características índices, y por otra, se pueden tener varios estudios de propiedades y
respuestas para distintas clases de material, con lo que se tendría un banco de datos
utilísimo en la anticipación de comportamientos y en la selección de materiales.
En el área de suelos compactados, la clasificación cuantitativa permite anticipar
comportamientos de densificación y resistencia, lo que facilita las labores de
preselección de bancos de material. Dicha clasificación se obtiene a través de un factor
característico el cual sirve como parámetro para evaluar la variabilidad del material de
suelo durante la explotación de bancos. Debido a que están fundamentados en un
experimento diseñado bajo una concepción factorial, los mapas de resistencia son de
gran utilidad en el estudio del comportamiento del suelo, asociando los conceptos de
Mecánica de Suelos No Saturados, tales como la trabazón entre partículas, y la
succión, a variables que son comúnmente manejadas y medidas en campo y
laboratorio, tales como el contenido de agua y el peso unitario seco. Estos mapas se
transforman también en cartas de control para garantizar que en campo se compacte el
material en las condiciones previstas durante el diseño.
Como se mencionó anteriormente, la base del sistema es un parámetro denominado
factor característico que se simboliza Fp cuando se trata de suelos o agregados con
finos plásticos, y se denomina Fnp para materiales con finos no plásticos. El factor
característico para materiales con finos plásticos se define como una combinación lineal
de la plasticidad, medida indirecta de la superficie específica de los finos, y la
proporción entre finos y gruesos. El factor característico está definido como el producto
lineal de la proporción granulométrica entre finos y gruesos, y el límite líquido, este
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CAPITULO II 49
Marco Teórico
último como una medida de la superficie específica de los finos. La expresión propuesta
es la siguiente:
Fp= (1+WL) F
1+G
Donde:
WL: es el límite líquido del material, en decimal
F: es la fracción que pasa el tamiz Nº 200, en decimal, y
G: es la fracción retenida en el tamiz Nº 4, en decimal.
El factor característico Fp está asociado a la clasificación descriptiva según la tabla a
continuación:
Tabla Nº 2.2. Relación del Factor Característico Fp con la Clasificación Cuantitativa.
Fuente: Manual Ramcodes.
Nota: RS1* y RS2* son suelos sin grava. A pesar de que sus valores de Fp coinciden
con los tipos RS1 y RS2, respectivamente, aquellos se comportan de una manera
diferente.
Tipo Rango de Fp Clasificación RS1 0,0-0,2 Gravas limosas y arcillosas RS2 0.2-0.5 Arenas limosas y arcillosas
con grava RS3 0.5-0.7 Arenas limosas y arcillosas RS4 0.7-1.4 Arcillas ligeras limosas y
arenosas RS5 >1.4 Arcillas francas RS1* 0.0-0.2 Arenas limpias RS2* 0.0-0.2 Arenas sin grava
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CAPITULO II 50
Marco Teórico
Este factor característico es sólo útil para suelos llamados “con finos plásticos”, es
decir, suelos con límite líquido. El límite líquido es una medida de la superficie
específica de los finos del material, y va en proporción directa a su valor.
Con la introducción del factor característico, Fp, se relaciona de manera efectiva la
clasificación de los geomateriales con sus propiedades de densificación y resistencia, lo
que permite anticipar comportamientos a partir de los resultados de pruebas índices,
tales como granulometría y límites de consistencia. Para los análisis de comportamiento
de geomateriales se utiliza una técnica estadística de diseño de experimentos conocida
como experimento factorial; los factores que se seleccionan para evaluar la respuesta
del material ante solicitaciones (CBR) son el contenido de líquido (agua), Pb, y el peso
específico.
El factor característico para suelos con finos no plásticos se encuentra relacionado
de la siguiente forma:
Tabla Nº 2.3. Relación del Factor Característico Fnp con la Clasificación Cuantitativa.
Fuente: Manual Ramcodes.
Valor de Fnp Grupo Clasificación
>100 RS1* Gravas limosas o arenosas
15 – 100 RS2* Arenas limosas con gravas y arenas gruesas limosas
0 -15 RS3* Arenas limosas finas
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CAPITULO II 51
Marco Teórico
Experimentos Factoriales en Suelos Compactados.
Los experimentos factoriales son una técnica estadística que permite poner en juego
una o más variables. Los objetivos de diseño para este experimento son: caracterizar
mecánica o hidráulicamente al suelo compactado, establecer condiciones ideales para
las variables intervinientes (entradas) que producirían los atributos de calidad deseados
para suelos compactados.
Mapas de Resistencia.
Los mapas de resistencia están definidos como la representación, en gráficas de
contorno, de la superficie de respuesta que describe la resistencia del suelo cuando es
compactado con un mismo método de compactación en un rango amplio de contenidos
de agua y densidades secas (experimento factorial).
Un mapa de resistencia se encuentra conformado por tres ejes: X, Y, Z. En el eje Z
se encuentra la superficie, la cual es un ajuste estadístico de los datos de respuesta
obtenidos por medio de la aplicación del ensayo CBR de la normativa ASTM D 1883,
que especifica para el estudio de la resistencia del suelo la condición “tal como se
compactó” (especimenes sin inmersión). El eje X representa el contenido de humedad y
el eje Y el porcentaje de compactación o en cuyo caso, la densidad seca.
A continuación se observan ejemplos de mapas de resistencia; uno de ellos se
refiere a gráfica de porcentaje de compactación vs. Contenido de agua vs. CBR y el otro
a la densidad máxima seca vs. Contenido de agua vs. CBR.
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CAPITULO II 52
Marco Teórico
Gráfica Nº 2.2. Mapas de resistencia (% de compactación vs. Contenido de agua vs. CBR).
Gráfica Nº 2.3. Mapas de resistencia (Densidad Seca vs. Contenido de agua vs. CBR).
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CAPITULO II 53
Marco Teórico
Es de vital importancia señalar que los datos que se observan en los mapas de
resistencia son los obtenidos a través de los ensayos previos y ensayos posteriores
anteriormente nombrados en la parte de Próctor Modificado.
Igualmente, los mapas de resistencia reflejan la variación de la respuesta bajo
condiciones de diseño dentro del marco de análisis, que es en este caso el espacio
humedad-densidad. El siguiente paso es verificar si el material tiene el potencial para
cumplir con los requerimientos de servicio y, de ser así, establecer cuáles serían las
condiciones de colocación para que el material desarrolle dicho potencial. La aplicación
más significativa de los mapas de resistencia es que se pueden constituir regiones de
aceptación para el control de compactación de campo.
Ramcodes propone modificaciones importantes en la forma cómo realizar e
interpretar los experimentos con los cuales se establecen las referencias para el diseño
y control de calidad de suelos y mezclas asfálticas, que se traducen en ahorro de
recursos, tiempo y economía.
2.2.5. Suelo.
Se define como todo aquel material poroso, terroso y heterogéneo que se encuentra
en la superficie terrestre y que puede contener en su interior agua, aire y materia
orgánica, cuyo comportamiento está afectado por los contenidos de humedad y
densidad, el cual posee diferentes definiciones, según el área a la cual se haga
referencia; al ingeniero civil, le interesa el suelo como material de fundación o como
material de construcción.
Otra definición práctica de suelos es que son agregados naturales de granos
minerales, sueltos o moderadamente cohesivos, de naturaleza inorgánica u orgánica,
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CAPITULO II 54
Marco Teórico
que tienen la capacidad de ser separados por procesos mecánicos simples. Tiene tres
fases materiales: sólidos, agua y aire. (Ing. Freddy Sánchez Leal).
Los suelos cambian mucho de un lugar a otro. La composición química y la
estructura física del suelo en un lugar dado, están determinadas por el tipo de material
geológico del que se origina, por la cubierta vegetal, por la cantidad de tiempo en que
ha actuado la meteorización, por la topografía y por los cambios artificiales resultantes
de las actividades humanas.
Se consideran partículas del suelo a las partículas minerales cuyo tamaño es menor
a 2mm. Estas partículas del suelo se clasifican según su tamaño en arena, limo y
arcilla. Las partículas de tamaño superior a 2mm. Se consideran fragmentos gruesos
del suelo, y se clasifican según su tamaño en grava, piedra y roca.
Propiedades del Suelo según su Textura.
Como se ha explicado, el suelo es una mezcla de materiales sólidos, líquidos (agua)
y gaseosos (aire). La adecuada relación entre estos componentes determina una
capacidad específica según el tipo de suelo. La proporción de los componentes
determina una serie de propiedades que se conocen como propiedades físicas o
mecánicas del suelo: permeabilidad, capacidad de retención de agua, aireación,
nutrientes y tamaño de partículas.
A continuación se presenta una tabla general en la que se observan dichas
propiedades:
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CAPITULO II 55
Marco Teórico
Tabla Nº 2.4. Propiedades del suelo según la textura.
Propiedad
Suelo Arenoso
Suelo Arcilloso
Suelos Limosos
Permeabilidad alta nula media
Capacidad de
retención de agua
*poco
mucho
medio
Aireación buena *mala buena
Nutrientes pocos muchos medio-alto
Tamaño de partículas medias muy finas finas
Fuente: http://www.sagan-gea.org/hojaredsuelo/paginas/15hoja.html
Tipos de Suelos.
De acuerdo a su composición los suelos se clasifican en:
Inorgánicos: estos suelos se dividen en suelos residuales (sedimentos en el sitio) y
suelos transportados (sedimentos movilizados).
Orgánicos: los suelos orgánicos se clasifican en:
Tabla 2.5. Clasificación de los suelos orgánicos según el diámetro de los suelos.
Fuente: http://www.fortunecity.es/expertos/profesor/171/suelos.html
Nombre Diámetro
Arena 0,05 – 2,00mm
Arena Fina 0,05 – 0,5mm
Arena Gruesa 0,5 – 2,0mm
Limos 0,002 – 0,005
Arcilla 0,002mm
Gravas 0,2mm – 6,00cm
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CAPITULO II 56
Marco Teórico
Según la norma ASTM D 2487- 92 los suelos se clasifican en:
Figura Nº 2.4. Clasificación del Suelo.
Gravas.
Se denomina grava a las rocas de tamaño comprendido entre 2 y 6cm. Pueden ser
producidas por el hombre, en cuyo caso suele denominarse piedra partida o pueden ser
naturales. En este caso, además, suele suceder que el desgaste natural producido por
el movimiento en los lechos de ríos ha generado formas redondeadas, pasando a
conocerse como canto rodado. Estos áridos son partículas granulares de material
pétreo, es decir, piedras, de tamaño variable. Este material se origina por fragmentación
de las distintas rocas de la corteza terrestre, ya sea en forma natural o artificial. El
material que es procesado corresponde principalmente a minerales
de caliza, granito, dolomita, basalto, arenisca, cuarzo y cuarcita.
Figura Nº 2.5. Gravas.
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CAPITULO II 57
Marco Teórico
Arenas.
Se denominan suelos sueltos. Están formados principalmente por arena que son
partículas pequeñas de piedra de carácter silicio con un diámetro entre 0.02 y 2mm. Se
caracterizan por tener una elevada permeabilidad al agua y por tanto una escasa
retención de agua y de nutrientes, es decir, tienen muy poca materia orgánica y no son
aptos. A diferencia de la arcilla cuando está húmeda o mojada no se engancha. Son
suelos considerados secos en donde hay muy poca humedad.
Figura Nº 2.6. Arenas.
Finos.
Los finos se refieren a los limos y arcillas, material pasante por el tamiz Nº 200.
- Limos.
También llamados suelos francos. Son suelos de granos finos con poca o ninguna
plasticidad, las variedades menos plásticas consisten en partículas más o menos
equidistantes de cuarzo denominado polvo de roca. Las variedades más plásticas
contienen una cantidad apreciable de partículas en forma de escamas y se les
denomina limos plásticos.
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CAPITULO II 58
Marco Teórico
Estos suelos resultan producidos por la sedimentación de materiales muy finos
arrastrados por las aguas o depositados por el viento. Suelen presentarse junto a los
lechos de los ríos y son muy fértiles. Se considera la textura ideal, porque tiene una
mezcla equilibrada de arena, limo y arcilla. Esto supone un equilibrio entre
permeabilidad al agua y retención de agua y de nutrientes.
De acuerdo a la consultora Solestudios, un limo es un suelo fino con poca o ninguna
plasticidad. La variedad no plástica consiste en granos equidimensionales de cuarzo
(polvo de roca). La variedad plástica está compuesta por una apreciable cantidad de
partículas en forma de hojuela.
Figura Nº 2.7. Limos.
- Arcillas.
Se denominan suelos pesados o fuertes. Son suelos que son plásticos y además
poseen cohesión dentro del límite extenso de humedad y cuando están secos son
extremadamente finos y suaves dado que la arcilla esta formada por partículas
diminutas de menos de 0.005mm de diámetro caracterizándose además por presentar
una muy baja permeabilidad al agua y elevada retención de nutrientes. Tienen
consistencia plástica y pueden ser modeladas. Los suelos arcillosos, al secarse, quedan
muy compactos y duros y se caracterizan por la aparición de grietas.
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CAPITULO II 59
Marco Teórico
Las arcillas son conocidas también como un suelo fino compuesto por partículas
microscópicas y sub-microscópicas de roca intemperizada. Presenta plasticidad en un
amplio rango de contenidos de agua.
A continuación una muestra de suelos arcillosos.
Figura Nº 2.8. Arcillas.
Cuando se habla de arcillas como un suelo cohesivo, se dice que es aquel suelo que
al humedecerlo y luego secarlo, los granos se encuentran adheridos (propiedad de
atracción intermolecular), de tal manera que es necesario aplicar alguna fuerza para
separarlos en estado seco. Igualmente los suelos cohesivos tienen la propiedad de
ofrecer cierta resistencia a tracción, y de presentar muy baja permeabilidad, por lo que
el agua drena muy lentamente y aparecen sobrepresiones intersticiales.
Algunas medidas de la cohesividad de un suelo pueden ser:
- Índice de Plasticidad, ya que aumenta paralelamente. Cuanto mayor sea este, mayor
será la resistencia al corte sin drenaje y menor la permeabilidad.
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CAPITULO II 60
Marco Teórico
- El contenido de Humedad que permite una mejor clasificación de los materiales
cohesivos y sirve como patrón determinante en su comportamiento.
Sistema de Clasificación de Suelos según la HRB.
Un sistema de clasificación es un ordenamiento de los suelos en grupos que tienen
propiedades similares. El propósito es dar facilidades para estimar las propiedades o
aptitudes de un suelo por comparación con suelos de la misma clase cuyas
propiedades se conocen y además para facilitar un método preciso para la descripción
del suelo.
El sistema de clasificación HRB se basa en el tamaño de las partículas y en algunas
propiedades físicas tales como: limite líquido y el índice de plasticidad. Clasifica a los
suelos en 8 grupos (desde el A-1 hasta el A-8) y a su vez una división de subgrupos
para evitar duplicidad, permite también hacer distinciones entre tipos diferentes de
suelo, permitiendo de esta forma una evaluación relativa de los grupos de partículas
gruesas y finas dentro de un grupo dado de suelo.
A continuación se muestra la tabla de clasificación del suelo según la HRB en donde
se observan los grupos, subgrupos y propiedades explicadas anteriormente. También
incluye índices para cada grupo, el cual indica la calidad del suelo.
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CAPITULO II 61
Marco Teórico
Tabla Nº 2.6. Clasificación de materiales de suelo según la HRB.
Fuente: Norma ASTM D 3282-93
- A – 1, A – 2, A – 3: Corresponden a suelos granulares, donde el 35% o menos de las
partículas pasan a través de la malla Nº 200.
- A – 4, A – 5, A – 6, A – 7: Corresponden a suelos cohesivos, donde más del 35 %
pasan la malla Nº 200. Ellos son: limos, arcillas.
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CAPITULO II 62
Marco Teórico
- Criterios de Clasificación
a) Tamaño de grano.
Grava: Fracción que pasa 75mm tamaño y retenido en el Nº 10.
Arena: Fracción que pasa Nº 10 tamaño y retenido en el Nº 200.
Limos y arcillas: Fracción que pasa el Nº 200.
b) Plasticidad.
Limoso se aplica cuando la fracción fina tiene IP de 10 ó menos.
Arcilloso se aplica cuando la fracción fina tiene IP de 11 ó más.
c) Separar de la muestra las piedras grandes (mayores 75mm).
d) Se usa la tabla adjunta.
e) Se procede de izquierda a derecha.
f) El primer grupo que cumpla será el que permitirá una correcta clasificación.
Compactación del Suelo.
Partiendo del hecho que la compactación de un suelo es un proceso mecánico
mediante el cual se reducen los vacíos de un suelo como consecuencia de la expulsión
del aire por la aplicación de una carga, y que en toda obra civil ésta en conjunto con la
resistencia del suelo juegan un papel protagónico, es necesario cada vez ser mas
preciso y exactos al igual que innovarnos para obtener resultados mas óptimos en dicho
campo.
- Factores que Influyen en la Compactación del Suelo.
Temperatura.
Tamaño del molde (al mantener la relación diámetro/altura aproximadamente
constante el efecto se hace despreciable).
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CAPITULO II 63
Marco Teórico
Distribución de golpes en cualquier capa.
Exceso de cantidad de suelo en el molde.
Tipo de suelo.
Cantidad de procesamiento (mezclado, curado, manipulación).
2.3. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BASICOS.
AGREGADOS: material de préstamos seleccionado que combinado con el suelo
produce una mezcla. De acuerdo a su tamaño se clasifican en: finos y gruesos.
(Curso Taller Diseño y Control de Compactación de Suelos, Solestudios).
CBR (California Bearing Ratio): El CBR se define como la relación de la carga
unitaria (por pulgada cuadrada) necesaria para lograr una cierta profundidad de
penetración dentro de la muestra de suelo compactada a un contenido de
humedad y densidad dadas con respecto a la carga unitaria patrón requerida para
obtener la misma profundidad de penetración en una muestra estándar de material
triturado. (Juárez Badillo, 1997)
COMPACTACIÓN: Compactar es la operación previa, para aumentar la
resistencia superficial de un terreno sobre el cual deba construirse una carretera y
otra obra. Es un proceso mecánico mediante el cual se reducen los vacíos de un
suelo como consecuencia de la expulsión del aire por la aplicación de una carga.
DENSIDAD SECA: es la relación entre la densidad húmeda del suelo y la
humedad real de compactación, que puede definirse como la relación entre el peso
del agua presente en la mezcla y el peso del suelo seco. (Material Mimeografiado,
2004).
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CAPITULO II 64
Marco Teórico
ENSAYO DE SUELOS: un método preescrito, que se utiliza para verificar la
conformidad de una especificación dada. El propósito de un ensayo es conocer las
propiedades mecánicas de un suelo y la respuesta del mismo frente a las
diferentes cargas de carácter externo o ambiental. Los ensayos pueden llevarse a
cabo en sitio y sobre muestras en laboratorio. (Material Mimeografiado, 2004).
EXPERIMENTOS FACTORIALES: son aquellos experimentos en los cuales se
estudia simultáneamente dos o más factores, referentes a las propiedades del
suelo, y donde los tratamientos se forman por la combinación de los diferentes
niveles de cada uno de los factores. (http://tarwi.lamolina.edu.pe/factoriales.htm).
GEOMATERIALES: puede ser suelo, suelo-cemento, mezcla asfáltica o mezcla de
cemento hidráulico (suelo cementado), De manera que los conceptos y criterios
desarrollados para cada material podrían ser aplicados al resto. Cualquier sistema
de clasificación para geomateriales debe considerar al menos la gradación y la
cantidad de superficie específica de los finos (indirectamente cuantificada por el
concepto de plasticidad) como los principales factores inherentes que influencian
su comportamiento mecánico e hidráulico. (Ramcodes: metodología racional para
el análisis de densificación y resistencia de geomateriales compactados,
Sanfandila, Qro, 2002).
HUMEDAD: es la relación del cociente del peso de las partículas sólidas y el peso
del agua que guarda, esto se expresa en términos de porcentaje.
(http://www.arqhys.com/construccion/suelos-humedad.html).
LINEAMIENTO: es el conjunto de acciones específicas que determinan la forma,
lugar y modo para llevar a cabo una política en materia de obra y servicios
relacionados con la misma. (http://info4.juridicas.unam.mx/unijus/obr/5/1.htm).
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CAPITULO II 65
Marco Teórico
METODOLOGÍA: se refiere a los métodos de investigación que se siguen para
alcanzar una gama de objetivos en una ciencia.
(http://es.wikipedia.org/wiki/Metodolog%C3%ADa).
PLASTICIDAD: capacidad del suelo para soportar deformaciones irreversibles
bajo esfuerzo sin presentar ruptura. (Taller Diseño y control de compactación de
suelos 2009).
RESISTENCIA: se refiere a la capacidad máxima que se le puede aplicar al suelo
o la capacidad que posee el suelo para sostener una carga determinada sin
alterarse o romperse. (https://www.u-cursos.cl/ingenieria/2004/1/GL55B/1).
SEGREGACIÓN: se refiere a la separación de una partícula o grano de suelo del
otro. (Diccionario Poligloto Barsa).
2.4. SISTEMA DE VARIABLES.
2.4.1. Variable.
Método Próctor Modificado (T-180) y metodología Ramcodes.
2.4.2. Definición Conceptual de las Variables.
El Próctor Modificado T-180 y Ramcodes son métodos analíticos que se basan en
determinar y correlacionar propiedades como la densidad máxima seca, el porcentaje
de humedad y la resistencia de suelos compactados (geomateriales compactados), a fin
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II 66
Marco Teórico
de obtener resultados óptimos que puedan ser aprovechados en el campo y que
cumplan con los establecimientos de las normas Covenin y especificaciones del
proyecto.
2.4.3. Definición Operacional de las Variables.
El método Próctor Modificado T-180 y la metodología Ramcodes representan un
conjunto de lineamientos sustentados en ensayos de granulometría, contenido de
humedad y gravedad especifica, con los cuales se elaboran curvas y mapas de
resistencia que correlacionan propiedades como el porcentaje de humedad, la densidad
máxima seca y CBR de un tipo de suelo determinado (arenas, gravas o arcillas), de
manera que se obtengan mejores porcentajes de compactación en el campo, se
optimicen los materiales y se reduzca el tiempo de ejecución y costo de la obra.
2.4.4. Cuadro de Variables.
Objetivo General: Comparar el método del Próctor modificado y la metodología
Ramcodes en suelos cohesivos de la zona de préstamo Luis Roberto.
Objetivos Específicos Variable Sub. variables o
dimensiones
Indicadores
- Conocer de manera
detallada ambas
metodologías.
Método Próctor
Modificado T-180
y Metodología
Ramcodes.
Método Próctor
modificado T-180.
-Ensayos
Preliminares.
-Ensayo de
Compactación
(Próctor modificado
T-180).
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II 67
Marco Teórico
Metodología
Ramcodes.
-Ensayo posterior
(CBR 3 puntos).
- Ensayos
Preliminares
- Ensayo Próctor
Modificado T-180.
- Ensayo CBR (15
puntos).
- Análisis a través
de Mapas de
Resistencias.
- Seleccionar la muestra
de suelo a ser estudiada,
según los suelos tipo A-6
a partir de sus
características, mediante
los ensayos de
laboratorio.
Suelos del tipo
A-6.
Ensayos
preliminares:
- Análisis
granulométrico.
-Contenido de
humedad.
-Limites de
consistencia.
-Gravedad
especifica.
Clasificación de
suelos:
-Sistema de
clasificación HRB.
- Sistema de
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CAPITULO II 68
Marco Teórico
clasificación
Ramcodes (factores
característicos).
- Determinar la
resistencia, humedad y
densidad de cada suelo a
través del método Próctor
Modificado y la
metodología Ramcodes.
Resistencia,
humedad y
densidad de cada
suelo a través de
ambos métodos.
Ensayo de
compactación
(Próctor modificado
T-180):
-Gráfica de la curva
de Densidad
Máxima Seca vs.
% Humedad.
Compactación
(metodología
Ramcodes):
- Grafica %
Compactación vs.
Humedad vs. CBR
(mapas de
resistencia).
- Establecer los
lineamientos de
comparación entre el
método Próctor
modificado y la
metodología Ramcodes.
-Semejanzas y
diferencias.
- Tipos de suelo.
- % de humedad.
- Densificación.
- Resistencia.
- Número de
especímenes
empleados.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II 69
Marco Teórico
- Determinar cual
metodología es la más
óptima de manera que
genere un aporte en el
área geotécnica.
- Metodología
más óptima.
- Optimización de
los materiales.
- Tiempo de
ejecución.
- Optimización de
los resultados.
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CAPÍTULO III
MARCO METODOLÓGICO
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CAPITULO III 71
Marco Metodológico
CAPITULO III
MARCO METODOLOGICO
Según Risques, Pereira y Fuenmayor (2004), este capítulo correspondió al tercer
paso del Trabajo Especial de Grado, el cual fue la guía para obtener los datos
necesarios para la verificación de la hipótesis. Esta sección abarcó los siguientes
aspectos: tipo de investigación, modalidad de estudio, población y muestra, las técnicas
e instrumentos para medir las variables que intervienen en la investigación, y el
respectivo procedimiento metodológico a seguir.
3.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN.
Los estudios de investigación aplicada tienen como fundamento el método científico
según la tipología clásica de la investigación, es decir, que se ajustan tanto a los
modelos como a diseños investigativos existentes. Señala también que, al igual que el
estudio, es la aplicación de la investigación a problemas concretos en circunstancias y
características específicas. Esta forma de investigación se dirige a su aplicación
inmediata más no al desarrollo de teorías. (Risques, Pereira y Fuenmayor, 2004)
Según estos autores, el tipo de investigación se basa en el nivel de profundidad del
conocimiento, en función de esto se clasificaron en: exploratoria, descriptiva,
correlacional y explicativa.
Uno de los tipos de investigación anteriormente nombrados es el estudio descriptivo,
el cual va más allá de ampliar la información sobre un fenómeno o problema, si se
quiere desconocido, y de plantear hipótesis. Este estudio corresponde al segundo nivel,
de allí a que su profundidad sea mayor. El mismo busca especificar propiedades,
características, o fundamentos de las variables que intervienen en el estudio, a fin de
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III 72
Marco Metodológico
medirlas independientemente y poder describir los resultados arrojados por las
unidades investigadas.
De acuerdo a lo descrito anteriormente y en función de los términos de las variables,
esta investigación fue de tipo descriptivo con énfasis comparativo, ya que no se
definieron la causa-efecto del fenómeno, ni se manipularon las variables. Por el
contrario, se realizaron y compararon dos métodos: el Próctor Modificado T-180 y la
metodología Ramcodes, con el fin de obtener una matriz comparativa que relacione las
variables de costo, tiempo, impacto en función de lo que es la parte de suelo y su
optimización.
3.2. DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN.
De acuerdo a Tamayo y Tamayo (2006) el diseño de la investigación es la estructura
a seguir en un estudio, ejerciendo el control de la misma a fin de encontrar resultados
confiables y su relación con los interrogantes surgidos de los supuestos hipótesis-
problema.
El diseño es el planteamiento de una serie de actividades sucesivas y organizadas,
que deben adaptarse a las particularidades de cada investigación e indicar a la vez los
pasos, pruebas a efectuar y técnicas a utilizar para además de recolectar los datos,
analizarlos. La modalidad del diseño fue no experimental ya que no se manipularon
deliberadamente las variables y no se construyó ninguna situación, solo se observó el
comportamiento de los dos métodos.
Dentro del diseño no experimental, esta investigación es del tipo transeccional, ya
que se realizaron ensayos de laboratorio y a partir de los resultados arrojados en los
mismos, se analizó la información a través de los dos métodos.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III 73
Marco Metodológico
3.3 POBLACIÓN Y MUESTRA.
Tamayo y Tamayo (2006) mencionan que la población es la totalidad del fenómeno a
estudiar, en donde las unidades de la misma poseen características en común, la cual
se estudia y da origen a los datos de la investigación.
Por otra parte Risques, Pereira y Fuenmayor (2004) expresan que la población es el
conjunto finito e infinito de elementos o unidades de observación que se considera en
un estudio.
Para efectos de la presente investigación, la población en estudio estuvo constituida
por los suelos del Municipio Miranda, Estado Zulia, sobre los cuales se fundamenta toda
la investigación. La elección de estos suelos se debió a que estos poseían
características que se ajustaban al material empleado para la aplicación de los métodos
en los cuales se enfocó el estudio.
Cuando no es posible medir a cada uno de los individuos de una población se toma
una muestra representativa de la misma. La muestra se basa en el principio de que las
partes representan al todo y por tal refleja las características que definen una población
de la cual fue extraída. Lo que nos indica que es representativa.
También se dice que la muestra es el subconjunto de la población, que se extraen al
azar en un lote sometido a un proceso de inspección, sobre el cual se realzan las
observaciones y se recogen los datos. (Centeno, 2005)
Para Tamayo y Tamayo (2006), la muestra es el conjunto de operaciones que se
realizan para estudiar la distribución de determinados caracteres en la totalidad de una
población, universo o colectivo, partiendo de la observación de una fracción de la
población considerada.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III 74
Marco Metodológico
En esta investigación se aplicó un muestreo intencionado o por conveniencia, el
cual, según Tamayo y Tamayo (2006), es cuando el investigador selecciona los
elementos que a su juicio son representativos, para esto exige un conocimiento previo
de la población que se investiga para poder determinar cuales son las categorías o
elementos, que se pueden considerar como tipo representativo del fenómeno que se
estudia.
Como muestra de esta investigación se seleccionó el suelo del préstamo Luis
Roberto, ubicado en Puerto Miranda, estado Zulia (Ver anexo No.1, foto #1). Dicha
selección se debió a que los suelos de este préstamo presentaban, a simple vista,
grandes cantidades de material arenoso con un grado de plasticidad (Arcillas), lo cual
los hacían suelos aptos para ensayar y analizar a través de los métodos a estudiar. Otra
de las razones se debió a la facilidad de acceso y traslado que se tuvo al préstamo.
Cabe destacar que el mismo cumplió con todos los requisitos impuesto por la Ley del
Ambiente, además de ser un suelo apto para determinados usos constructivos.
En lo que se refiere a la cantidad de muestra ensayada para estudiar el material a
través del método del Próctor Modificado y la metodología Ramcodes, se requirió
disponer de una muestra total de 200kg de material, los cuales se distribuyeron de la
siguiente manera:
3 muestras de 6 Kg. cada una para la realización de los puntos de Densidad-
Humedad-Penetración (56 golpes, 25 golpes y 10 golpes) para un total de 18Kg.
15 muestras de 6Kg cada una para la realización de los puntos de Densidad-
Humedad-Penetración (56 golpes, 40 golpes y 25 golpes) para un total de 90Kg.
10Kg de muestra la cual se utilizó para la realización de los ensayos de:
granulometría, peso específico por picnómetro y límites de consistencia (límite
líquido y plástico).
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III 75
Marco Metodológico
El resto del material aproximadamente 82 Kg. se reservó para realizar algún tipo
de verificación en caso de que fuera requerida.
3.4. TÉCNICA E INSTRUMENTOS DE RECOLECCION DE DATOS.
Para Tamayo y Tamayo (2006) la técnica de recolección de datos es la expresión
operativa del diseño de la investigación, la especificación concreta de cómo se hará la
investigación.
La recolección de datos depende en gran parte del tipo de investigación y del
problema planteado para la misma, asimismo puede efectuarse desde una simple ficha
bibliográfica, observación, entrevista, cuestionario o encuesta y aún mediante
ejecuciones de investigaciones para este fin.
Para la recopilación de la información del presente estudio se realizaron
investigaciones bibliográficas, técnicas (de análisis, resumen o lectura) y
comparaciones que permitieron obtener los datos necesarios para la elaboración de las
conclusiones y recomendaciones.
Otra de las herramientas empleadas para el desarrollo de esta investigación fue la
observación; la cual es la más común de las técnicas. Ella sugiere y motiva los
problemas y conduce a la necesidad de la sistematización de los datos. Además se
emplea para indicar todas las formas de percepción utilizadas para el registro de
respuesta tal y como se presenta a los sentidos. En este sentido, la técnica de
recolección fue la observación, ya que todos los resultados se obtuvieron y registraron
dependiendo de lo observado mientras se realizaron los ensayos previos al análisis de
los resultados.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III 76
Marco Metodológico
De acuerdo a Muñoz Razo (2004), dentro del tipo de observación la presente se
caracterizó por ser directa, ya que es aquella en la cual el investigador puede observar
y recoger datos mediante su propia observación o el empleo de los propios sentidos,
especialmente de la vista. Esta inspección es la que se hace directamente a un
fenómeno dentro del medio en que se presenta a fin de contemplar todos los aspectos
inherentes a su comportamiento y características dentro de ese campo. El observador
puede entrar en contacto directo con el fenómeno observado pudiendo permanecer
aislado del mismo o a participar en el.
Según Risquez, Pereira y Fuenmayor (2004), a este carácter se añadió otro
instrumento de recolección basado en la técnica de análisis de contenido, la cual
permite abordar las características más importantes del contenido observado en los
ensayos para transformarla en descripciones propias, después de ser analizadas por el
investigador.
A lo largo de esta investigación se ejecutaron diversos ensayos al material extraído
del préstamo, y mediante la observación directa y las técnicas de análisis del contenido,
se recolectó la información obtenida en los ensayos, conociendo así las características
y el comportamiento de dicho material; obteniendo a través del estilo de análisis de
ambos métodos, los resultados más óptimos y deseados. De esta manera se cumplió
con los objetivos propuestos en cuanto a los lineamientos de comparación entre la
metodología Ramcodes y el método del Próctor Modificado y con ello la determinación
del procedimiento metodológico más óptimo, alcanzando así el aporte deseado en el
área geotécnica.
3.5. PROCEDIMIENTO METODOLÓGICO.
Científicamente la metodología es un proceso general para lograr de una manera
precisa el objetivo de la investigación, es por esto que no solo se presentaron métodos,
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III 77
Marco Metodológico
sino también técnicas para la realización de la misma. Los métodos de investigación
son los procedimientos aprobados y utilizados, a fin de dar tanto la objetividad como la
veracidad que se busca en la observación y experimentación de fenómenos y hechos.
(Tamayo y Tamayo 2006)
En el presente trabajo de grado se utilizó el método científico, el cual se define como
el conjunto de reglas que señalan el procedimiento para llevar a cabo una investigación
cuyos resultados sean aceptados como válidos por la comunidad científica (Muñoz
Razo, 1998).
La investigación se llevó a cabo de la siguiente manera:
Fase 1: Selección de la Muestra de Suelo.
Se ubicó un préstamo o los posibles terrenos de estudio.
Se realizaron visitas a los posibles préstamos de estudios para verificar si cumplían
con las condiciones establecidas, en lo que se refería al tipo de suelo (ver anexo No. 1).
Se obtuvieron las muestras de suelo en el sitio que cumplió con las condiciones (ver
anexo No. 1, foto # 4).
Fase 2: Ensayos Realizados a la Muestra de Suelo en el Laboratorio.
1. Primer Ensayo: Análisis Granulométrico (Método Del Tamizado).
Como se indicó en el capítulo II, el primer ensayo se refirió al análisis
granulométrico, el cual se efectuó a través del método del tamizado. Este es un proceso
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CAPITULO III 78
Marco Metodológico
mecánico mediante el cual, se separaron las partículas del suelo para determinar su
tamaño, esto a través de tamices de aberturas especificadas, y se usó para fines de
clasificación de suelos, en este caso, según el sistema H.R.B.
1.1. Normas que Rigieron el Ensayo.
ASTM D421-85(2002): Standard Practice for Dry Preparation of Soil Simples for
Particle-Size Analysis and Determination of Soil Constants.
ASTM D422-63(2002): Standard Test Method for Particle-Size Analysis of Soils.
COVENIN: 255-2006.
1.2. Equipos y Accesorios.
Conjunto de tamices: ¾”, 3/8”, ¼”, No. 4 - 10 - 40 - 60 y 200.
Balanza con capacidad de 2Kg. y sensibilidad de 0.01gr. (Anexo No 2, foto # 6).
Horno eléctrico, con control de temperatura de 105 ± 5° C.
Bandejas o poncheras, brochas de cerda, agitador de vidrio.
Vaso de precipitado y escudillas de 600ml. de capacidad.
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CAPITULO III 79
Marco Metodológico
1.3. Acondicionamiento de la Muestra.
a.- Cantidad de la Muestra.
La cantidad de la muestra se definió a través de un método de cuarteo, el cual
consistió en ir reduciendo la muestra compuesta (muestra total) hasta obtener el
tamaño adecuado.
b.- Preparación de la Muestra.
La muestra una vez seleccionada, se dividió en dos porciones, una que contenía
únicamente las partículas retenidas hasta el tamiz No. 4 (A); la otra contenía las
partículas que pasaban por el tamiz No. 4 (Ba), las cuales se denominaron fracción
granular gruesa y fracción granular fina, respectivamente.
1.4. Procedimiento General.
Para la Fracción Granular Gruesa
La fracción granular gruesa, se pesó en una balanza de 2kg. de capacidad y
0.01gr. de sensibilidad, y se anotó en la planilla del ensayo, como peso retenido
acumulado en el tamiz No. 4 (A).
Pesado el material, se llevó este a la tamizadora en donde se separaron las
partículas usando los tamices 3/8”, ¼” y No.4.
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CAPITULO III 80
Marco Metodológico
El tamizado tuvo una duración mínima de 10 minutos, hasta que las partículas
fueron separadas en su totalidad (Anexo No. 2, foto # 7).
A medida que se realizó el tamizado, se taraba una ponchera en la balanza de
2Kg. de capacidad y 0.01gr. de sensibilidad.
Una vez realizado el tamizado, se determinó el peso de cada fracción retenida,
utilizando la balanza de 2Kg. y sensibilidad de 0.01gr., pero aproximando al
0.5gr. En la planilla, se anotó el peso como peso retenido en gramos.
Se verificó que la suma de los pesos retenidos en cada tamiz fuera igual al peso
de la fracción granular gruesa, o sea, el peso retenido acumulado en el tamiz No.
4 (A) con una tolerancia de 0.5 % por pérdida de operación.
Para la Fracción Granular Fina
Como se dijo anteriormente, la fracción granular fina sería todo lo que pasó por el
tamiz No.4 (Ba). Este material fue pesado y anotado en la planilla.
De la fracción pasante por el tamiz No. 4 (Ba), se pesaron de 100 a 400 gramos
en la balanza de 0.01gr de sensibilidad. Este peso se anotó, como (Bb), en la
planilla del ensayo.
Se vertió la muestra en el tamiz No. 200, teniendo el cuidado de no perder nada
del material.
Luego se procedió a eliminar las partículas inferiores de la abertura del tamiz
No.200, es decir, todo el limo y la arcilla, por medio del lavado del material, para
lo cual se utilizó el flujo de agua proveniente del grifo del lavado.
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CAPITULO III 81
Marco Metodológico
Al realizar esta operación de lavado, se tomó en cuenta que la muestra no se
removiera dentro del tamiz con las manos, ya que esto podría obligar a pasar las
partículas mayores que el tamiz No.200, y solo es recomendable que las
partículas de limo y arcilla, pasen por si solas y por efecto del flujo de agua.
Se consideró un lavado satisfactorio, cuando el agua salió limpia y clara.
El material retenido en el tamiz No. 200 fue arena, ya que los finos fueron
lavados. Esta fue colocada en un recipiente adecuado (ponchera), utilizando para
ello un frasco lavador, y se tuvo la precaución de no dejar adherido material en el
tamiz.
Haciendo uso del frasco lavador, se pasó el material a una escudilla de 600ml., y
se tuvo cuidado de no usar demasiada agua y de no perder material.
Se decantó el agua de la escudilla, y se secó la muestra en el horno a una
temperatura de 105 ± 5° C., por un tiempo aproximado de 18 horas y hasta que
se logró el peso constante.
Nota: la planilla del ensayo se observa en el anexo No. 3.
1.5. Cálculos.
Peso pasante No. 200: se calculó mediante la diferencia entre el peso (Bb) y la
suma de los retenidos en cada tamiz, correspondiente a la fracción de arena.
Peso del material retenido en los tamices, fue el correspondiente a la fracción
pasa No.4 (Bb).
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CAPITULO III 82
Marco Metodológico
Peso retenido en cualquier tamiz menor que el No.4 referido a (Ba/Bb) x peso
retenido en dicho tamiz de la fracción pasa No.4 (fracción granular fina).
Donde:
Ba = Peso Total pasa No.4
Bb= Peso del material pasa No.4, tomado para el lavado.
El % retenido parcial, se calculó en función al peso total de la muestra (T).
100
%Ret. = ---------------- x Peso Ret.
T
El % retenido acumulado, se obtuvo sumando en forma acumulada los % de
retenidos parciales.
El % pasante por cada tamiz, se obtuvo restando de 100(%), cada % retenido
acumulado en cada tamiz, o también mediante la resta sucesiva de 100 menos
cada % retenido parcial.
1.6. Preparación de la Curva Granulométrica.
En un papel semi-logarítmico, se colocaron en el eje de las abscisas los porcentajes
pasantes, y en las ordenadas los diámetros respectivos.
La curva granulométrica es útil para el cálculo del coeficiente de uniformidad y el de
curvatura.
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CAPITULO III 83
Marco Metodológico
El coeficiente de uniformidad, se calculó mediante la siguiente fórmula:
D60
Cu = ----------------
D10
Donde:
D10: Diámetro correspondiente al 10% pasante, obtenido de la curva granulométrica, y
es denominado también tamaño efectivo.
D60: diámetro correspondiente al 60% pasante, obtenido de la curva granulométrica.
El coeficiente de curvatura se calculó mediante la siguiente expresión:
(D30)²
Cc. = ----------------
D60 x D10
Donde:
D30: Diámetro correspondiente al 30% pasante, obtenido de la curva granulométrica.
2. Segundo Ensayo: Determinación Del Contenido De Humedad Natural En Los
Suelos.
Este ensayo consistió en determinar cuantitativamente el contenido de humedad de
la muestra de suelo en su estado natural.
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CAPITULO III 84
Marco Metodológico
2.1. Normas que Rigieron el Ensayo.
ASTM D2216-98: Standard Test Method for Laboratory Determination of Water
(Moisture) Content of Soil and Rock bye Mass.
ASTM D4613-00: Standard Test Method for Determination of Water (Moisture) Content
of Soil by the Microwave Oven Method.
COVENIN: 1375-79.
2.2. Equipos y Accesorios.
Horno eléctrico con control de temperatura hasta 105 ± 5° C.
Balanza con sensibilidad de 0.01 gr.
Recipiente de aluminio de 100 y 500cm³ aproximadamente, previamente
pesados o tarados. También llamados cápsula.
Espátula y cuchara.
2.3. Acondicionamiento de la Muestra.
a.- Cantidad de Muestra. Como la muestra estudiada fue una muestra alterada o perturbada (debido a que fue
extraída de una zona de préstamo), esta se colocó en envases adecuados los cuales
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III 85
Marco Metodológico
permitieron un mezclado uniforme con la cuchara. Una vez mezclado el suelo, se tomó
una porción representativa y se colocó en un recipiente de aluminio o cápsula.
2.4. Procedimiento General.
Una vez acondicionada la muestra adecuadamente (preparación), se marcó esta
con un número y se anotó en la planilla del ensayo.
Se numeró la cápsula o recipiente de aluminio, y se anotó en la columna
correspondiente (Anexo No. 4, foto # 9).
Se pesó la cápsula o recipiente de aluminio, y se anotó en la respectiva columna
de la planilla del ensayo.
El conjunto de suelo húmedo más recipiente (Wh + Wr), se pesó en la balanza
con precisión de 0.01 gramos, y se anotó su peso en la columna correspondiente
en la planilla del ensayo.
Se introdujo el conjunto de suelo húmedo más recipiente, en el horno a una
temperatura de 105 ± 5° C, por un tiempo aproximado de 18 horas y hasta que
se logró el peso constante.
Pasado el tiempo de secado, se retiró del horno el recipiente que contenía la
muestra, y se dejó enfriar.
Una vez enfriada la muestra, se pesó, reportándose este valor como peso de
suelo seco más recipiente (Ws + Wr) o cápsula, y se anotó en la columna
correspondiente.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III 86
Marco Metodológico
Nota: la planilla del ensayo de contenido de humedad se muestra en el anexo No. 5.
2.5. Cálculos.
El peso del agua evaporada, correspondiente al agua libre o absorbida, se
calculó mediante la siguiente expresión:
Ww = (Wh + Wr) – (Ws + Wr); se anotó en la columna correspondiente al
Peso del Agua.
El peso del suelo seco se obtuvo a través de:
Ws = (Ws + Wr) – (Wr); se anotó en la columna Peso del Suelo Seco.
El contenido de humedad en porcentaje:
Donde:
Ww = Peso del agua evaporada.
Wh = Peso del suelo húmedo.
Ws = Peso del suelo seco.
Wr = Peso del recipiente.
W (%) = Contenido de humedad en porcentaje.
100*ww
s
w
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Marco Metodológico
3. Tercer Ensayo: Determinación de los Límites de Consistencia o Límites de
Atterberg.
Este ensayo permitió conocer el comportamiento del suelo fino de acuerdo a su
contenido de humedad.
3.1. Normas que Rigieron el Ensayo.
ASTM D4318-05: Standars Test Methods for Liquid Limit, Plastic Limit, and Plasticity
Index of Soils.
COVENIN: 1125-77.
- Determinación del Límite Líquido.
3.2. Equipos y Accesorios.
Máquina para límite líquido: conocida como Taza de Casagrande (Anexo No. 4,
foto # 10).
Acanalador y calibrador: una combinación de herramienta de acanalar y graduar
la máquina de límite líquido, de dimensiones especificadas.
Secador eléctrico.
Taza de porcelana para mezclar el suelo.
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CAPITULO III 88
Marco Metodológico
Balanza con sensibilidad de 0.01 gr.
Horno eléctrico, con control de temperatura de 105° C.
3.3. Acondicionamiento de la Muestra.
Se tomó por cuarteo, una muestra representativa de suelo previamente secada al
aire, y se pasó por el tamiz No.40.
De la muestra tamizada, se tomó una porción aproximada de 200gr., y se colocó
en la taza de porcelana, se le agregó agua destilada o desmineralizada, y con la
espátula se mezcló hasta formar una pasta suave y espesa.
La muestra humedecida de colocó en un frasco o envase de plástico, y se
guardó por un tiempo no menor de 18 horas, de manera de que la humedad se
distribuyera uniformemente en todas las partículas del suelo.
3.4. Procedimiento General
a.- Método de Tres Puntos de Humedad.
La muestra de material húmedo, se volvió a mezclar hasta quedar una masa
homogénea, en caso de encontrarse muy seca se le agregó agua. La masa de
suelo permaneció en un solo sector, y no esparcida en la taza de porcelana.
Con la espátula se colocó una porción de material en la taza de
Casagrande. El acomodo del material con la espátula, se ejecutó con
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CAPITULO III 89
Marco Metodológico
movimientos en semicírculo, de modo que, siendo la superficie superior plana,
su espesor máximo fuera del orden de un centímetro (Anexo No. 4, foto # 12).
Se intentó que la superficie superior de la masa de suelo, colocada con la taza
de Casagrande, fuera paralela a la base de la máquina, esto se verificó
colocando una espátula horizontalmente desde el borde anterior de la taza
hasta el borde posterior de la masa del suelo.
Al colocar el ranurador en la superficie de la muestra, se abrió una ranura
perpendicular a la superficie de la taza. Primero se hundió el ranurador hasta la
mitad de su espesor, y se llevó hasta la parte posterior del borde de la muestra.
Luego se introdujo todo el ranurador terminando con la punta en el borde
anterior de la taza. Se procuró de que la ranura quedara bien definida, es decir,
a lo largo del eje de simetría de la muestra de la taza.
Uniformemente se giró la manivela, a razón de dos golpes por segundo,
contando el número de golpes requeridos hasta cerrar el fondo de la ranura en
un distancia de 1cm. El número de golpes se anotó, para llevar un control.
Con la espátula se tomó parte de la muestra, abarcando ambos lados por
donde cerró la ranura, y se colocó en el envase de aluminio, y luego se
determinó la humedad en la misma forma descrita en el ensayo del contenido
de humedad. Todos los datos de humedad fueron anotados.
Se repitieron las operaciones anteriores, limpiando y secando previamente la
taza y disminuyendo el contenido de humedad de la muestra, hasta que se
obtuvieron 3 ensayos, en los cuales el número de golpes necesarios para el
cierre de la ranura, estuvo en los rangos de 18 a 24, de 24 a 30 y de 30 a 36,
respectivamente.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III 90
Marco Metodológico
Nota: Es de advertir, que por ninguna circunstancia, se aumentó la humedad de la
muestra al realizar el ensayo de límite líquido, por el método de los tres puntos de
humedad, así como tampoco de disminuyó la humedad por adición de suelo seco.
Para acelerar el secado de la muestra, se empleó el secado eléctrico, a través
de un mezclando continuo de la pasta de suelo con la espátula, a manera de
evitar el calentamiento de la muestra (ver anexo No. 4, foto # 11).
Preparación de la Curva de Flujo.
En un papel semi-logarítmico, se dibujó una curva de flujo, representando la
relación entre los contenidos de humedad y número de golpes
correspondientes, con los contenidos de humedad como abscisas en escala
aritmética y los golpes como ordenadas en escala logarítmica.
El contenido de humedad correspondiente a la intersección de la Curva de
Flujo, con la ordenada de 25 golpes, fue tomado como el Límite Líquido (wL)
del suelo ensayado.
b.- Método de un Punto de Humedad.
El procedimiento de ensayo fue el mismo descrito en el método anterior,
haciendo solo dos determinaciones del número de golpes para cerrar la ranura,
correspondiente a un mismo contenido de humedad.
Se tuvo la precaución de que una vez colocada la muestra en la taza
Casagrande, el material restante fuera cubierto con una
tela de lana húmeda, para evitar la pérdida de humedad.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III 91
Marco Metodológico
Una vez ejecutado el primer punto, se determinó la humedad, y el material
sobrante en la taza de Casagrande, se colocó en el extremo opuesto de la
muestra de ensayo, esto con el fin de no alterar la humedad del suelo.
Cálculo Analítico
Determinada la humedad correspondiente a cada ensayo, se calculó el Límite
Líquido.
NLL
lg3.0419.1.
Ó
25
121.0
*.N
LL
En donde:
: contenido de humedad.
N: numero de golpes.
El límite líquido a reportar, fue el promedio de los valores obtenidos. (Ver anexo
No. 5, tabla # 2).
Se tomó en cuenta que los valores obtenidos en el límite líquido no difirieran en
mas del 0.5%, en caso contrario, se repetiría el ensayo.
- Determinación del Límite Plástico.
3.5. Equipos y Accesorios.
Vidrio esmerilado para amasar el suelo.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III 92
Marco Metodológico
Balanza con sensibilidad de 0.01 grs.
Horno eléctrico con control de temperatura de 105 ± 5° C.
Envases de aluminio para determinar la humedad.
3.6. Procedimiento General.
De la muestra de suelo preparada para efectuar el ensayo de límite líquido, se
tomó una porción, y se amasó entre los dedos, hasta formar una masa pastosa.
Sobre el vidrio esmerilado, se hizo rodar la masa de suelo con la palma de la
mano, en movimiento de vaivén, hasta que se formó una hebra de diámetro
uniforme.
Cuando la hebra alcanzó un diámetro aproximado de 3mm (1/8”), se amasó
nuevamente y se hizo rodar sobre el vidrio esmerilado, repitiendo esta operación
tantas veces como fuese necesario, para reducir gradualmente la humedad por
evaporación, y hasta que la hebra o cilindro se empezara a endurecer.
El límite plástico se alcanzó cuando la hebra se agrietó al ser reducida a 3mm
(1/8”), y en trozos de 1cm de longitud aproximadamente.
La proximidad del límite líquido plástico se detectó, con la desaparición
momentánea de la huella de humedad dejada en el vidrio esmerilado, cuando se
hizo rodar la hebra.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III 93
Marco Metodológico
Las porciones de la hebra se colocaron en el envase de aluminio, y se cubrió
éste con una lanilla húmeda para evitar la humedad, mientras tanto, se prosiguió
a formar más rollitos.
Obtenidos los rollitos en cantidad suficiente (por lo menos 15gramos), se
procedió a determinar el contenido de humedad.
Durante la ejecución de este ensayo se tomó en cuenta que cuando se amasaban
los rollitos, la humedad del suelo se reducía gradualmente por evaporación, pero no por
presiones fuertes entre la mano del operador y el vidrio esmerilado.
Igualmente, se efectuaron dos determinaciones por separado del Límite plástico, en
donde los valores obtenidos no difirieron en mas de 0.5%, en caso contrario, se repetía
el ensayo.
Se reportó como límite plástico, el valor medio de las dos determinaciones, cuando
la diferencia entre ambos fue menor del 0.5%. Ver anexo No. 5, tabla # 2.
- Índices Derivados.
Índice de Plasticidad: Los límites líquidos definieron el rango de plasticidad. Este
rango se conoció como Índice de Plasticidad (lp), y se obtuvo por la diferencia
entre el límite líquido y el límite plástico.
IP=L.L - L.P
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III 94
Marco Metodológico
4. Cuarto Ensayo: Determinación de la Gravedad Específica.
Este ensayo permitió conocer la relación entre el peso unitario de los sólidos y el
peso unitario del agua a una temperatura de referencia especificada.
4.1. Normas que Rigieron el Ensayo.
ASTM D854-02: Standard Test Methods for Specific Gravity of Soil. Solids by Water
Pycnometer.
COVENIN: 263-78.
4.2. Equipos y Accesorios.
Picnómetro o matraz con capacidad de 250ml. o 500ml (anexo No. 6, foto # 13).
Balanza de 1200gr. de capacidad y 0.01gr. de sensibilidad.
Bomba de vacío.
Baño térmico con termostato, para control de temperatura.
Horno eléctrico con control de temperatura de 105 ± 5º C.
Pipeta y frasco lavador.
Termómetro con rango de 0.5° C.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III 95
Marco Metodológico
Agua destilada.
Agentes químicos, tales como alcohol, éter, mezcla crómica.
4.3. Procedimiento General.
De la muestra preparada, se tomó de 25 a 50gr. de suelo, la cual fue pasada por
el tamiz No.10, y previamente secada al horno a temperatura constante de
105 ± 5º C cuando la muestra de suelo era inorgánica, y a 60º C. cuando fueron
suelos con presencia de materia orgánica.
Se pesó el picnómetro, seco y limpio de grasa, en la balanza de 0.01gr. de
sensibilidad.
Se anotó este peso, como peso del picnómetro (Wp).
De la muestra seleccionada, se colocó en el picnómetro mediante un embudo,
entre 25 a 50gr. de suelo y se pesó. Se anotó este peso, como peso del
picnómetro más suelo. (Wps) (anexo No. 6).
Se añadió agua destilada hasta tres cuartas partes de la capacidad del
picnómetro, y se dejó en reposo durante unas 16 horas aproximadamente.
El aire atrapado en el suelo, se expulsó siguiendo cualquiera de los siguientes
procedimientos:
o A través de una bomba de vació, conectando el picnómetro mediante un tubo
succionador, hasta que la suspensión hirvió a una temperatura más baja al
disminuir la presión.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III 96
Marco Metodológico
o Se colocó el conjunto de picnómetro-suelo en un baño térmico, calentándose
hasta el punto de ebullición del agua.
o Se calentó cuidadosamente el picnómetro, en una plancha de calentamiento,
hasta llegar al punto de ebullición del agua.
No se utilizó llama directa sobre el picnómetro, tales como las provenientes de
mecheros, ya que estas traían como consecuencia cambios bruscos en el
volumen del picnómetro.
Las muestras que se calentaron, se enfriaron a una temperatura ambiente, luego
se agregó agua destilada hasta la marca del aforo y se pesó.
Se anotó este peso, como peso del picnómetro + agua + suelo. (Wpws). Ver
anexo No. 6
Una vez que se pesó el conjunto de picnómetro + agua + suelo, se introdujo el
termómetro hasta el centro, y se midió su temperatura con apreciación de 0.1° C
y se anotó ésta como la temperatura de ensayo (Tx).
Se calculó el peso de los sólidos. A través de la siguiente formula (anexo No. 6):
Ws = Wps – Wp
Donde:
Wps: peso del picnómetro más suelo.
Wp: peso del picnómetro.
De la curva de calibración del picnómetro, se obtuvo el peso del mismo con agua
destilada (Wpt) hasta la marca del aforo y a la temperatura Tx del ensayo.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III 97
Marco Metodológico
Para 25° C, el peso del agua destilada fue de Wpt = 330.00 gr.
La expresión Ws + Wpt - Wpws, representó el peso del volumen de agua
desalojado por los sólidos, a la temperatura Tx del ensayo.
Finalmente, se calculó la Gravedad Específica a través de la siguiente fórmula
(Anexo No. 6):
Ws
Gs = ------------------------------- x Gw
Ws + Wpt - Wpws
Donde:
WPTX: peso del picnómetro mas agua a la temperatura del ensayo.
WPWS: peso del picnómetro mas agua mas suelo.
GWTX: gravedad especifica del agua a la temperatura del ensayo.
5. Quinto Ensayo: Determinación de la Compactación con el Próctor
Modificado T-180.
Este ensayo se basó en determinar la cantidad de agua (Humedad Optima)
conveniente, que debió agregarse al suelo para obtener un grado de densificación
(Densidad Máxima) satisfactorio.
5.1. Normas que Rigieron el Ensayo.
ASTM D698-00: Standard Test Methods for Laboratory Compaction Characyeristics of
Soil Using Standard Effort (12.400ft-lbf/ft (600KN-m/m3)).
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III 98
Marco Metodológico
ASTM D157-02: Test Methods for Laboratory Compaction Characteristics of Soil Using
Modified Effort (56.000 ft-lbf/ft3 (2.700KN-m/m3))
5.2 Equipos y Accesorios.
Moldes de metal donde se compactó el suelo, de dimensiones especificadas (ver
anexo No. 8, foto # 14).
Martillos metálicos en donde se compactó el suelo, de dimensiones
especificadas.
Balanza de 20Kg. y sensibilidad de 1gr.
Balanza de 2 Kg. y sensibilidad 0.01gr.
Gato hidráulico.
Cilindro graduado de 1000 ml.
Frasco lavador.
Tamices No.4 y ¾”.
Recipientes (ponchera) de capacidad suficiente para mezclar.
Escudillas o cápsulas de 200gr., de capacidad.
Cucharones, espátulas, martillo con mazo de goma, guantes de goma.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III 99
Marco Metodológico
5.3. Acondicionamiento de la Muestra.
a.- Tamaño de la Muestra.
El tamaño de la muestra se determinó, utilizando tamices ¾”, ¼”, Nº 4, Nº 10, Nº 40,
Nº 60 y Nº 200.
5.4. Procedimiento General.
Se pesó el molde con la base, y se anotó éste.
La muestra se colocó en el recipiente de mezclado, y se le agregó un cierto
volumen de agua, el cual se calculó con respecto al peso total de la muestra.
El incremento de agua fue de 2% ya que eran suelos cohesivos. En caso
contrario se utilizaría 1%.
Determinado el volumen de agua a usar, se le agregó al suelo y se distribuyó
uniformemente.
Con el cucharón, se mezcló el suelo y el agua, realizando una distribución
uniforme del agua en el suelo.
Luego se comenzó a mezclar, con guantes de goma, y se le dio una repartición
más uniforme a la humedad.
Se colocó una cierta cantidad de suelo húmedo en el molde, de tal forma que
después de compactado se produjera una capa, cuyo espesor fuera igual a la
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III 100
Marco Metodológico
tercera o quinta parte de la altura del molde sin collarín, según el método que se
utilizó.
El suelo restante en el recipiente, fue cubierto con un paño húmedo, para evitar
pérdida de humedad por evaporación.
La capa de suelo se compactó, dando un número de golpes especificado, con el
martillo y altura de caída según el método que se empleó.
Se retiró el collarín del cuerpo del molde, y se enrasó con la regla metálica, el
material excedente sobre la parte superior del molde.
Para lograr una superficie plana horizontal y continua, se colocó del material
sobrante, una porción pasante por el tamiz No.4.
Sobre la superficie del suelo compactado, se colocó la regla metálica y se le dio
unos golpes con el martillo de goma, para integrar el nuevo suelo a la capa
compactada.
El molde y la base se limpiaron bien, retirando todo el excedente de suelo
enrasado, y se pesaron en la balanza de 20Kg. y sensibilidad de 1gr.
Se anotó este peso, como peso del molde + suelo húmedo compactado.
Luego, con ayuda del gato hidráulico, se extrajo del molde el suelo compactado.
Se colocó el espécimen en un recipiente limpio y se disgregó.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III 101
Marco Metodológico
Se tomó una porción representativa de suelo, y se pesó en la balanza de 0.01gr.
de apreciación, luego se determinó el contenido de humedad del suelo
compactado. Se procedió a anotar estos datos.
La compactación se prosiguió, adicionándole la humedad correspondiente a las
porciones restantes de material, siguiendo el mismo procedimiento descrito
anteriormente.
Una vez que se mezcló el suelo con el agua, tomando una fracción de suelo, se
aprisionó fuertemente con la mano y luego se trató de romper. Se tomó en
cuenta, de que cuando la rotura se producía en muchas partes, era porque
faltaba agua; si por el contrario no se separaba era porque estaba muy pastosa,
es decir, la humedad era excesiva, entonces se aumentó o se disminuyó
respectivamente, los contenidos de humedad.
Se hicieron compactaciones con dos puntos de humedad por el lado de la rama
seca, y dos por la rama húmeda del óptimo de humedad predicho.
Finalmente, se procedió a realizar los cálculos de:
o Contenido de humedad del suelo compactado. A través de la siguiente
formula:
Ww
W % = ----------- x 100
Ws
o Peso del suelo húmedo compactado. A través de la siguiente formula:
W = (Wh + Wm) – Wm
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III 102
Marco Metodológico
Donde:
Wh + Wm = peso del suelo húmedo + peso del molde
Wm = peso del molde
o Densidad Húmeda. A través de la siguiente formula:
Wh
= ------------
V
Donde:
Wh = peso del suelo húmedo compactado (gr.)
V = volumen del molde (cm³)
o Densidad Seca. A través de la siguiente formula:
d = ---------------------
w
1 + ---------
100
Para suelo saturado:
E = w * Gs
Sustituyendo:
Gs
sat = ----------------- w
1+ w * Gs
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III 103
Marco Metodológico
Nota: la planilla del ensayo se muestra en el anexo No. 9.
La densidad de saturación permitió definir la Curva Teórica de Saturación, la cual se
encontró por encima de la rama húmeda de la curva de compactación.
Esta curva de saturación se obtuvo, calculando las densidades secas
correspondientes al mismo suelo saturado, con el contenido de humedad
correspondiente a cualquier punto de la rama húmeda de la Curva de Saturación.
a.- Preparación de la Curva de Compactación. Se realizó una gráfica, en la cual se colocó en el eje de coordenadas los valores de
densidad seca en Kg./m³ y en el eje de las abscisas los valores de humedad en % del
suelo compactado.
Según la tendencia de los puntos, se trazó la curva de compactación. El punto de
ordenada máxima correspondió a la Densidad Máxima Seca, cuyo contenido de
humedad fue referido como Humedad Óptima.
b.- Preparación de la Curva de Saturación.
Con los valores de humedad de saturación y densidad de saturación, se construyó
sobre la rama de humedad de la curva de compactación, la Curva de Saturación
correspondiente al 100%, en la misma forma como se preparó la curva de
compactación.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III 104
Marco Metodológico
6. Sexto Ensayo: Determinación del Valor Soporte de los Suelos (CBR).
Este ensayo se basó en establecer una relación entre la resistencia a la penetración
de un suelo y su capacidad soporte como base de sustentación.
6.4. Normas que Rigieron el Ensayo.
D1883-99: Test Method for CBR (California Bearing Ratio) of Laboratory-Compacted
Soils.
6.5. Equipos y Accesorios.
Moldes de metal, donde se compactó el suelo, de dimensiones especificadas.
Martillo metálico, de 10 libras de peso y 18 pulgadas de caída libre (anexo No.
10, foto # 18).
Disco espaciador de acero, 5 (15/16) pulgadas de diámetro y 2,5 pulgadas de
altura (anexo No. 10, foto # 16).
Disco metálico perforado con vástago graduable.
Trípode y micrómetro perforado de 0.001 pulgadas de apreciación.
Pesas de acero o plomo, con peso mínimo de 5 libras, pueden ser anulares o
recortadas a la mitad.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III 105
Marco Metodológico
Cilindros graduados de 1000 ml. de capacidad. Ver anexo No. 10, foto # 19.
Balanza de 20Kg. de capacidad y 1gr. de sensibilidad. Ver anexo No. 10 foto
# 20.
Tamices de ¾” y No. 4, papel filtro, cucharones, regla metálica, martillo con mazo
de goma, guantes de goma, cápsulas para humedad.
Horno con control de temperatura y balanza de 0.01gr. de sensibilidad.
6.6. Acondicionamiento de la Muestra.
La muestra de suelo que se ensayó fue de 18Kg, distribuidos en 3 moldes de 6Kg.
cada uno, para el caso del CBR de 3 puntos. Y para el CBR de 15 puntos la muestra
total fue de 90Kg. distribuidos en 15 moldes de 6Kg. cada uno.
6.7. Procedimiento General.
Preparado el material, se pesaron 3 porciones de 6000gr. Cada uno (CBR 3
puntos), y 15 porciones de 6000gr. Cada uno (CBR 15 puntos). Ver anexo
No. 11, foto # 21.
Se pesaron los moldes con la muestra sin collarín.
Luego se colocó una malla metálica cuyas aberturas fueron equivalentes a la
de un tamiz No. 200 (0.074mm.). Y en algunos casos a falta de ésta, se
sustituyó por un disco de papel absorbente. Anexo No. 11, foto # 26.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III 106
Marco Metodológico
A la muestra de suelo se le agregó, un volumen de agua igual al
correspondiente a la humedad óptima obtenida en la curva de compactación.
(CBR de 3 puntos). Para el caso del CBR de 15 puntos se agregaron los
respectivos rangos de contenido humedad (dos puntos por el lado de la rama
seca, y dos puntos por la rama húmeda del óptimo de humedad). Anexo No.
11, foto # 21.
El volumen de agua que se agregó, se calculó en base al peso del suelo
seco:
Wh
Ws = -----------------------
w
1 + ______
100
Donde:
Ws = peso del suelo seco
Wh = peso del suelo húmedo
w = humedad hidroscópica.
Después de que se determinó el volumen de agua a usarse, se agregó esta al
suelo, y se distribuyó uniformemente.
Con el cucharón se mezcló el suelo-agua, para lograr una distribución
uniforme del agua.
Luego se comenzó a mezclar cuidadosamente con guantes de goma, para
darle una repartición más uniforme a la humedad. Anexo No 11, foto # 23.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III 107
Marco Metodológico
Antes de comenzar a compactar el suelo, se tomó una porción representativa
de suelo, y se pesó en la balanza de 0.01gr. de apreciación. Anexo No 11,
foto # 24.
Luego se determinó el contenido de humedad del suelo a compactar,
siguiendo el procedimiento explicado en el ensayo de contenido de humedad.
Se colocó una cierta cantidad de suelo en el molde, de tal forma que después
de compactado, se produjera una capa cuyo espesor fuera igual a la quinta
parte de la altura del molde sin collarín.
El material restante, fue cubierto con un paño húmedo, para evitar pérdidas
de humedad del suelo por evaporación, puesto que la compactación se
ejecutó con Humedad Óptima para el CBR de 3 puntos, y con los respectivos
rangos por debajo y por encima de la Humedad Óptima para el CBR de 15
puntos.
La primera muestra se compactó en 5 capas, dando 56 golpes por capa, con
el martillo de 1 libra de peso y 18 pulgadas de altura de caída libre (CBR 3
puntos). Para el CBR de 15 puntos se dieron los mismos golpes por capa
con el mismo martillo, pero se realizaron 5 moldes.
La compactación se realizó, ejecutando golpes en la periferia y en el centro
de la muestra. Anexo No. 12, foto # 27.
El plano superior de la última capa, estuvo situado 1,3cm por encima de la
unión del molde con el collarín, ya que posteriormente se enrasó y midió el
volumen exacto del suelo compactado. Anexo No. 12, foto # 28.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III 108
Marco Metodológico
Retirado el collarín del cuerpo del molde, y se procedió a enrasar con la regla
metálica el material excedente sobre la parte superior del molde. Anexo No.
12, fotos # 29 y # 30.
Se logró una superficie plana, horizontal y continua, colocando del material
sobrante, una porción pasante por el tamiz No.4, con la espátula. Solo fue
permitido el relleno de pequeñas cavidades menores de 0.5cc.
Una vez que se enrasó la superficie compactada, se retiró de la base el
molde con suelo compactado.
Se retiró de la base el disco espaciador, y en su lugar se colocó una malla de
abertura equivalente a un tamiz No. 200 (0.074mm). En algunos casos dicha
malla, esta fue sustituida por un disco de papel absorbente.
Tanto la malla metálica, como el papel absorbente, se pesaron antes de ser
colocados al molde.
Sobre la base, se ensambló el molde y suelo compactado en forma invertida
de como se compactó, es decir, con la cara enrasada hacia abajo.
En la balanza de 20Kg. y 1gr. de apreciación, se pesó el conjunto de molde-
suelo compactado. Este peso se anotó en la hoja de registro como peso de
molde+suelo compactado antes de inmersión. Anexo No. 12, foto # 32.
Sobre la superficie libre de la muestra, se colocó el conjunto de plato vástago
graduable y pesas sobre la carga.
Las dos muestras restantes, se compactaron con 25 y 10 golpes
respectivamente, siguiendo el mismo procedimiento descrito anteriormente
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III 109
Marco Metodológico
para el caso del CBR de 3 puntos. Para el CBR de 15 puntos se aplicó
exactamente lo mismo, pero se elaboraron 5 moldes para los 40 golpes cada
una con distinto contenido de humedad y 5 moldes para los 25 golpes con
distinto contenido de humedad.
Sobre el molde se colocó el trípode de tal forma, que el extensómetro del
micrómetro, hizo contacto en el centro de la parte graduable del vástago.
Moviendo la parte graduable del vástago, se colocó el micrómetro en una
lectura convenida. Esta lectura inicial se anotó en la hoja de registro. Anexo
No. 13, foto # 33.
Cuidadosamente, los tres moldes se colocaron dentro de un tanque o
depósito lleno de agua, y colocando nuevamente el trípode con el
extensómetro sobre cada molde, se verificaron las lecturas iniciales (CBR de
3 puntos). En el CBR de 15 puntos se realizó exactamente lo mismo pero con
las 15 muestras. Anexo No. 13, fotos # 34 y # 35.
Para permitir el libre acceso de agua por debajo de la muestra, se colocaron
los moldes sobre una rejilla de plástico o de metal, y no directamente sobre la
superficie del tanque. Así mismo, para que la muestra se saturara por la parte
superior, se vertió agua dentro del molde, hasta el nivel superior de las pesas.
Los niveles de agua dentro y fuera del molde fueron iguales.
Cada 24 horas, y por un período de 96 horas (4 días), se tomaron y se
registraron las lecturas del extensómetro, estos datos se anotaron en la
planilla de registro.
Se tomó la última lectura, al cabo de 96 horas (4 días) de saturación, se
sacaron los moldes, y cuidadosamente se drenó el agua libre de ellos durante
unos 3 a 5 minutos.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III 110
Marco Metodológico
Para drenar bien el agua, se volteó el cilindro, el disco y las pesas. Los
mismos fueron sujetados cuidadosamente al hacer esta operación.
El molde se secó bien, para retirar toda el agua adherida a él.
El conjunto de molde-suelo saturado, se pesó en la balanza de 20Kg. y 1gr.
de sensibilidad, y se anotó éste como peso del molde-suelo después de
inmersión.
Se colocaron nuevamente las pesas de sobrecarga que tenía la muestra
cuando estaba en inmersión; o sea, que la sobrecarga para la prueba de
penetración, fue prácticamente igual a la sobrecarga que tuvo durante el
ensayo de expansión.
El molde con la muestra y la sobrecarga, se llevó a la prensa, y se asentó el
pistón sobre la muestra, aplicando una carga inicial de 10 libras.
Una vez asentado el pistón, se colocó en cero el micrómetro que mide la
penetración, el micrómetro del anillo de carga estuvo también en cero.
Se aplicó la carga a una velocidad de 0.05 pulgadas por minuto, y se
anotaron las lecturas de deformación de anillo para 0.025 - 0.050 - 0.075 -
0.10 - 0.20 - 0.30 - 0.40 y 0.50 pulgadas de penetración. Ver anexo No. 13,
foto # 36.
Cuando las cargas se midieron en anillos de carga, estos fueron calibrados,
de manera de transformar las lecturas del micrómetro a cargas en libras.
Cuando se utilizan prensas con diales integrados, la carga y la velocidad de
penetración son aplicadas automáticamente.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III 111
Marco Metodológico
6.6. Cálculos.
Las planillas de los ensayos C.B.R de 3 puntos y C.B.R de 15 puntos se muestran
en los anexos No. 14, 15, 16, 17, 18, 19 y 20.
Peso del suelo húmedo:
Wh = (Wh + Wm) – Wm
Donde:
Wh = peso del suelo húmedo (gr.)
Wm = peso del molde (gr.)
Densidad Húmeda:
Wh
= --------- (Kg./m³)
h
Donde:
V = volumen del molde (cm³) sin el espaciador
Humedad % (w):
Ww
w (%) = --------- x 100
Ws
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III 112
Marco Metodológico
d = ------------------------- (Kg./m³)
w
1 + --------
100
Absorción en %:
Wd - Wa
Abs. (%) = -------------------
Wa - Wm
Donde:
Wa = Peso del molde + suelo compactado antes de inmersión.
Wd = Peso del molde + suelo compactado después de inmersión.
Wm = Peso del molde
Expansión en %:
Lf - Li
Exp.(%) = --------------- x 100
H
Donde:
Lf = Lectura final del micrómetro en pulgadas, a los 4 días de inmersión.
Li = Lectura inicial del micrómetro en pulgadas, antes de inmersión.
h = Altura del suelo compactado, en pulgadas.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III 113
Marco Metodológico
Carga de penetración en libras:
C = Fa x La
Donde:
Fa = Factor de conversión del anillo.
La = Lectura del micrómetro.
Esfuerzo de Penetración:
C
σ = ------------ lbs. / pulg.²
Ap
Donde:
C = Carga en libras
Ap = Área del pistón en pulgadas cuadradas
El esfuerzo de penetración se calculó directamente, utilizando la expresión siguiente:
Fa
σ = ------------ x La
Ap
Fase 3: Diseño e Identificación del Ensayo de Compactación a través de Gráficas.
Diseño de curva de Densidad Máxima Seca Vs. % de Humedad (Gráfica de
Próctor T-180).
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CAPITULO III 114
Marco Metodológico
Diseño de gráfica de % Compactación vs. %Humedad vs. CBR (Mapas de
Resistencias según Ramcodes).
Los mapas de resistencia con los que se trabajó la metodología Ramcodes se
realizaron a través de software para análisis de datos y graficación técnica desarrollado
por OriginLab Corporation desde 1994 llamado Origin. Este software fue uno de los
pilares fundamentales para la aplicación de Ramcodes pues mostró la distribución de la
respuesta en el marco de las variables influyentes. Estos mapas indicaron la
combinación más adecuada de las variables influyentes para conseguir el diseño óptimo
a través de la implementación de experimentos factoriales.
Elaboración del Mapa de Resistencia fue una labor muy sencilla.
1.- Se organizaron los datos obtenidos en el laboratorio para los quince especimenes
del ensayo CBR de 15 puntos, tomando en cuenta las energías, los contenidos de
humedad, la densidad seca y el % de resistencia.
La organización de dichos datos se muestra en la tabla 3.1 a continuación.
Tabla 3.1 Datos obtenidos de los ensayos previos de laboratorio.
Fuente: Manual Ramcodes.
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CAPITULO III 115
Marco Metodológico
2.- Se generó un proyecto nuevo de Origin, se introdujeron los datos en hojas de trabajo
individuales. En algunos casos, se necesitó adicionar una columna, para ello, se empleó
el atajo ctrl.+D. Para mayor claridad se le dieron nombres a cada columna y a cada hoja
de cálculo. Posicionando el cursor sobre el título de la hoja (que originalmente decía
«Data 1», por ejemplo) se hizo clic con botón derecho y se seleccionó el comando
Rename y se colocó, por ejemplo, «E56gc» para identificar los datos para energía de 56
golpes/capa. Ver Figura 3.1.
Figura Nº 3.1. Dándole Nombre a una Hoja de Cálculo.
3.- Luego de crear y llenar tres hojas de cálculo, cada una con los datos de sus
respectivas energías de compactación, se procedió a generar la matriz para el gráfico
de contorno. Se creó una hoja de cálculo en blanco. Se Nombró como «Todos» y se
copió en ella los datos a tres columnas de cada hoja de energía, desde la más alta a la
más baja. Para copiar, se seleccionaron las casillas dejando presionado el botón
izquierdo. Con todo el rango seleccionado, se presionó el botón derecho y se activó el
comando Copy, se abrió la hoja «Todos», y se seleccionó con el botón izquierdo la
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III 116
Marco Metodológico
casilla correspondiente a la esquina superior izquierda donde se quiso que quedara el
bloque importado. Luego que se activó se pegó con el botón derecho y Paste.
Finalmente, después de copiar y pegar todos los datos la hoja «Todos» se vio como la
figura 3.2.
Figura Nº 3.2. Creando la Hoja de Cálculo «Todos».
4.- Finalmente se convirtió la columna C(Y) en C(Z) con el botón derecho empleando el
comando Set As:Z. Luego, se generó la matriz con el comando Edit:Convert to
Matriz:Random XYZ llenando los parámetros con los valores recomendados en la tabla
3.2, ver figura 3.3. Seguidamente se oprimió Aceptar para que Origin generara la matriz
que nombró por defecto como «Matrix1-Correlation gridding for Todos C», la matriz se
vio como la figura 3.4.
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CAPITULO III 117
Marco Metodológico
Tabla 3.2 Parámetros Estándar para Gridding con 3 Niveles de Densidad y 5 Niveles de Humedad.
Fuente: Manual Ramcodes.
Figura Nº 3.3. Introduciendo los Parámetros de Generación Aleatoria de la Matriz (Random Gridding).
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CAPITULO III 118
Marco Metodológico
Figura Nº 3.4. Matriz Generada.
5.- Una vez lista la matriz, se procedió a graficar el mapa de resistencia. Con la ventana
de la matriz activa, se seleccionó el comando Plot:Contour Plot:Contour-B/W
Lines+Labels y apareció un gráfico como el de la figura 3.5. Para dar formato a las
líneas de contorno se usó el comando Format:Plot y apareció una caja de diálogo (Plot
Details) (ver figura 3.6). Dicha caja de diálogo posee tres pestañas, a saber, la pestaña
de Colores y Contornos (Color/Contour Map), la pestaña de Formatos Numéricos
(Numeric Formats), y la pestaña de Etiqueta (Label). La primera pestaña permitió, entre
otras cosas, establecer el número de curvas de contorno y el valor representado por
cada una de ellas. La siguiente pestaña ayudó a dar formato numérico a los valores de
las etiquetas, y la última permitió darle formato de tipo de letra y tamaño a tales valores.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III 119
Marco Metodológico
Figura Nº 3.5. Mapa de Resistencia.
Figura Nº 3.6. Caja de Diálogo «Plot Details».
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III 120
Marco Metodológico
6.- Con el botón izquierdo se hizo clic a «Level» en la pestaña Color/Contour Map.
Apareció una caja de diálogo como la de la figura 3.7, en donde se estableció un
mínimo de 10 y un máximo de 70 para los valores de la línea de contorno, y un intervalo
de 10. Se seleccionó Aceptar para establecer los valores y cerrar las ventanas.
Figura Nº 3.7. Estableciendo los niveles de las líneas de contorno.
7.- Se dio formato a los ejes del gráfico con el comando Format:Axis Titles, y formato a
la escala de los ejes con el comando Format:Axis, con el que también se entró a una
caja de diálogo para colocar una cuadrícula (Grid lines). El gráfico quedó finalmente
como se muestra en la figura Nº 3.8:
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III 121
Marco Metodológico
Figura Nº 3.8. Mapa de Resistencia Concluido.
Fase 4: Elaboración de Tabla Comparativa entre El Método del Próctor Modificado
y la Metodología Ramcodes.
Se analizó el comportamiento de los gráficos obtenidos en la fase anterior.
Se estableció una comparación entre el método del Próctor Modificado y la
Metodología Ramcodes.
Se emitieron conclusiones de acuerdo a lo realizado anteriormente.
DERECHOS RESERVADOS
CAPÍTULO IV
ANÁLISIS Y PRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS
DERECHOS RESERVADOS
CAPÍTULO IV 123
Análisis y Presentación de los Resultados
CAPITULO IV
ANÁLISIS Y PRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS
En este capítulo se presentan los resultados obtenidos durante la investigación,
estos son los derivados del análisis y deducción de los ensayos efectuados en el
laboratorio, los cuales produjeron datos suficientes para dar respuesta a los objetivos
planteados.
4.1. Características y Propiedades de la Muestra de Suelo Estudiada.
A simple vista se conocía que este suelo tenía cierto grado de plasticidad. Sin
embargo, se necesitó conocer su clasificación, propiedades y características a partir de
ciertos ensayos efectuados en el laboratorio como lo son: análisis granulométrico del
tipo mecánico (granulometría por tamizado), determinación del contenido de humedad,
determinación de los límites de consistencia, gravedad específica y ensayo Próctor
Modificado T-180.
El primer ensayo efectuado fue el análisis granulométrico por medio del tamizado,
siguiendo el procedimiento explicado en el Capítulo III página 77. Este ensayo se
realizó con el fin de determinar el tamaño de la muestra de manera que se pudiera
clasificar el suelo. La planilla del ensayo se observa en el anexo número 3.
El tipo de suelo fue un CL/A-6(5), el cual según el sistema H.R.B se refiere a una
arcilla arenosa de baja plasticidad, de color abigarrado.
Luego de determinar los porcentajes pasantes obteniendo los resultados que se
muestran a continuación en la tabla Nº 4.2, se calculó la curva granulométrica, la cual
indicó el diámetro de las partículas de acuerdo al porcentaje pasante, cumpliendo así
DERECHOS RESERVADOS
CAPÍTULO IV 124
Análisis y Presentación de los Resultados
con su función de comparar los suelos y visualizar más fácilmente la distribución de los
tamaños de granos presentes.
A continuación se muestra una tabla con los diámetros de las partículas y el
% pasante de cada tamiz, También observa la curva granulométrica (figura Nº 4.1).
Tabla 4.1. Diámetro de Partículas y % Pasantes.
A través de la tabla 4.2 se observa que el material utilizado es un material fino,
debido a que la mayor parte de este pasa el tamiz Nº 4.
Tamiz Diámetro de
las Partículas (m.m.)
% Pasante
3" 76,1
2" 50,8
11/2" 38,1
1" 25,4
3/4" 19,0
3/8" 9,52
1/4" 6,35 97,8
N°4 4,76 96,2
N°10" 2,00 92,9
N°40 0,42 74,6
N°60 0,250 68,2
N°200 0,074 58,6
DERECHOS RESERVADOS
CAPÍTULO IV 125
Análisis y Presentación de los Resultados
Gráfico 4.1. Curva Granulométrica.
Para saber si el suelo utilizado era bien o mal gradado, se calcularon los
coeficientes de uniformidad (Cu) y curvatura (Cc), obteniendo los valores que se
muestran a continuación:
Tabla 4.2. Coeficiente de Uniformidad y Curvatura.
Esto indicó que el material empleado es un suelo mal gradado, ya que no se cumple
con la siguiente expresión: 1 < Cc > 3.
Para clasificar el material según Ramcodes, se utilizó un parámetro denominado Fp,
ya que el suelo utilizado fue un material fino con plasticidad. El factor característico
obtenido fue Fp= 1,4; lo que correspondió, de acuerdo a la clasificación según
Ramcodes, a un suelo tipo RS4 el cual indica una arcilla ligera limosa y arenosa.
Coeficiente de Uniformidad (Cu) 6,67
Coeficiente de Curvatura (Cc) 0,27
CURVA GRANULOMÉTRICA
0
20
40
60
80
100
0,010,1110100
DIÁMETRO DE LAS PARTÍCULAS (m.m)
% P
AS
AN
TE
DERECHOS RESERVADOS
CAPÍTULO IV 126
Análisis y Presentación de los Resultados
Según Ramcodes, esta clasificación permite anticipar los comportamientos a partir
de sus resultados de pruebas índices, tales como granulometría y límites de
consistencia. A diferencia del sistema de clasificación H.R.B el cual se basa en el
tamaño de las partículas y en algunas propiedades tales como: límite líquido y el índice
de plasticidad.
Se observó que la clasificación tradicional (H.R.B) y el sistema de clasificación según
Ramcodes, coincidieron con la descripción del tipo de suelo utilizado.
La determinación del contenido de humedad se obtuvo a través de la diferencia de
peso de la masa de suelo proveniente del préstamo con su humedad natural y la masa
de suelo obtenida luego de tener la muestra en el horno mínimo 18 horas. Al realizar
este ensayo, se obtuvo una humedad de 8,6% (ver anexo No. 5, tabla # 1), con la cual
se trabajó en lo ensayos que siguen a continuación para determinar los valores de
resistencia y densidad necesarios.
El tercer ensayo consistió en determinar los límites de consistencia, límite líquido y
plástico, a manera de conocer el comportamiento del suelo fino de acuerdo a su
contenido de humedad a través del índice de plasticidad.
Los resultados obtenidos se muestran en la tabla a continuación:
Tabla 4.3. Límites de Consistencia.
Límite Líquido 24,2
Límite Plástico 12,9
Índice de Plasticidad 11,3
DERECHOS RESERVADOS
CAPÍTULO IV 127
Análisis y Presentación de los Resultados
Se observó que el material tenía cierto grado de plasticidad, lo cual lo hacía un suelo
apto para trabajar con ambas metodologías, además de servir de guía para la
clasificación del suelo según el sistema de ambas metodologías.
Para conocer la relación entre el peso unitario de los sólidos y el peso unitario del
agua a una temperatura especificada, se realizó el ensayo de gravedad específica a
través del método del Picnómetro.
La gravedad específica obtenida fue de 2,669 (ver anexo No. 6), la cual se utilizó
como dato para calcular el valor de Densidad Máxima Seca en el ensayo de Próctor
Modificado T-180.
4.2. Determinación de la Resistencia, Humedad y Densidad del Suelo a través del
Método Próctor Modificado y la Metodología Ramcodes.
Para determinar la resistencia, contenido de humedad y densidad del suelo a través
de ambos métodos, se efectuaron una serie de ensayos los cuales arrojaron los valores
necesarios para obtener dichas propiedades.
Para determinar la relación entre la Densidad Seca de suelos compactados vs. su
contenido de Humedad, se efectuó primero el ensayo de determinación de la
compactación con el Próctor Modificado T-180, ensayo que sirvió como base para
determinar la resistencia del suelo (Anexo No. 9).
Para la obtención del valor del Próctor o de Densidad Máxima Seca, se necesitó
conocer los valores obtenidos en los ensayos de análisis granulométrico (para conocer
la clasificación del material), gravedad específica y límites de consistencia.
DERECHOS RESERVADOS
CAPÍTULO IV 128
Análisis y Presentación de los Resultados
Después de haber realizado los cálculos y los procedimientos del ensayo en el
laboratorio, se procedió a realizar la curva de saturación y la curva de compactación,
con los datos que se muestran a continuación:
Tabla 4.4. Curva de Compactación y Curva de Saturación.
DATOS PARA LA CURVA DE COMPACTACIÓN
Humedad real de
compactación (%) 4,2 6,3 8,2 10,3 12,2
Densidad Seca
(kg/m3) 1.839 1.948 2.050 2.027 1.940
DATOS PARA LA CURVA DE SATURACIÓN
Humedad de Saturación
(%) 9,0 10,0 11,0 12,0 13,0
Densidad de Saturación
(kg/m3) 2.121 2.077 2.035 1.994 1.955
1.839
1.948
2.050
2.027
1.940
1.825
1.850
1.875
1.900
1.925
1.950
1.975
2.000
2.025
2.050
2.075
2.100
2.125
3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 13,0 14,0
Humedad real (%)
De
nsi
da
d s
eca
(K
g/M
³)
Gráfica 4.2. Curva Densidad Seca vs. Humedad.
DERECHOS RESERVADOS
CAPÍTULO IV 129
Análisis y Presentación de los Resultados
Tabla 4.5. Densidad Máxima Seca y % de Humedad.
Sin embargo, estos datos solo arrojaron valores de densidad y porcentaje de
humedad. Es por esto que para determinar el índice de calidad de resistencia de un
suelo que esta sometido a esfuerzos cortantes, se utilizó el ensayo C.B.R de 3 puntos
para el método del Próctor Modificado (Ver Anexos No. 10, 11, 12 y 13).
Para obtener este índice de resistencia se ensayaron 3 moldes de CBR, de acuerdo
a la norma ASTM D1883-05, y se obtuvieron los resultados necesarios (ver anexo No.
14), después de los 4 días de inmersión y luego de haber medido su hinchamiento, que
se muestran de manera resumida en la tabla a continuación:
Tabla. 4.6. Esfuerzo y C.B.R.
Densidad Máxima Seca 2,055 Kg/m3
Humedad Optima 8,6%
NÚ
ME
RO
DE
GO
LP
ES
EX
PA
NS
IÓN
(
%)
AB
SO
RC
IÓN
(%
)
ESFUERZO DE PENETRACIÓN (Lbs/pulg2) ESFUERZO
CORREGIDO
VALOR
C.B.R.
(%)
DENSIDAD
SECA
Kg/m3 0,025 0,050 0,075 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500 0,100 0,200 0,100 0,200
56 0,42 1,61 9 22 31 46 105 164 222 274 46 105 4,58 7,00 2088
25
-
0,38 2,74 10 20 35 55 140 215 277 330 75 375 7,50 25,00 2025
10 1,26 5,03 8 17 31 47 102 133 155 173 47 150 4,71 10,00 1921
DERECHOS RESERVADOS
CAPÍTULO IV 130
Análisis y Presentación de los Resultados
Gráfica 4.3. Esfuerzo vs. Profundidad.
Tabla 4.7. C.B.R de Diseño.
Gráfica 4.. Densidad Seca vs. %C.B.R.
Densidad Máxima Seca (Kg/m3) 2055
95% Densidad 1952
C.B.R de Diseño (%) 15,05
0 0,1 0,2 0,3 0,4
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
1.900
1.920
1.940
1.960
1.980
2.000
2.020
2.040
2.060
2.080
2.100
0 5 10 15 20 25 30
% C.B.R.
De
ns
ida
d S
ec
a (
Kg
/m3
)
DERECHOS RESERVADOS
CAPÍTULO IV 131
Análisis y Presentación de los Resultados
Estos valores arrojaron los datos necesarios para estudiar el método del Próctor
Modificado, el cual según estos valores para una humedad de 8,6% la máxima
densidad que se logró fue de 2055 Kg/m3, y de acuerdo a los valores obtenidos de
resistencia, el CBR fue de 15,05% lo cual será bueno o malo de acuerdo al uso
ingenieril que se le quiera dar en obra (base, sub-base, relleno, etc.).
En lo que se refiere a la metodología Ramcodes, se utilizó un C.B.R de 15 puntos,
cumpliendo así con los procedimientos requeridos para realizar la gráfica de
%compactación vs. %Humedad vs. C.B.R, también llamados mapas de resistencia. Las
planillas del ensayo se muestran en los anexos No. 15, 16, 17, 18, 19 y 20).
Tabla 4.8. Porcentajes de C.B.R para 56 golpes.
56 golpes/capa
W (%) d (KN/m3) C.B.R (%)
6,6 20,11 9,66
7,6 21,10 25,51
8,6 21,06 11,35
9,6 20,50 6,33
10,6 19,79 3,00
Tabla 4.9. Porcentajes de C.B.R para 40 golpes.
40 golpes/capa
W (%) d (KN/m3) C.B.R (%)
6,6 20,00 2,38
7,6 20,13 3,27
8,6 20,17 4,94
9,6 20,21 3,67
10,6 20,21 3,52
DERECHOS RESERVADOS
CAPÍTULO IV 132
Análisis y Presentación de los Resultados
Tabla 4.10. Porcentajes de C.B.R para 25 golpes.
Gráfica 4.5. Mapa de Resistencia (Metodología Ramcodes).
De acuerdo a los resultado obtenidos en el mapa de resistencia calculado con el
programa Origin, en donde se mapeo una región amplia de densidades y humedades
en búsqueda de la optimización de la resistencia, se observa que las curvas de nivel
25 golpes/capa
W (%) d (KN/m3) C.B.R (%)
6,6 20,10 1,61
7,6 19,60 2,46
8,6 19,90 3,08
9,6 19,83 2,74
10,6 20,27 3,88
DERECHOS RESERVADOS
CAPÍTULO IV 133
Análisis y Presentación de los Resultados
son horizontales y otras verticales. No son totalmente horizontales ya que se debe a
una arcilla arenosa (material no puramente cohesivo) y posee curvas de nivel
totalmente verticales ya que es susceptible al humedecimiento.
Luego de realizado el experimento, el mapa también reflejó la variación de la
respuesta bajo condiciones de diseño dentro del marco de análisis, que es en este caso
el espacio humedad-densidad. Se verificó el potencial del material para cumplir con los
requerimientos de servicio.
Los requerimientos de servicio por supuesto que varían de proyecto a proyecto. En
ese sentido, cada diseño estructural establece sus requerimientos de resistencia para
los materiales que componen el pavimento o relleno.
Para el caso de esta investigación, el C.B.R obtenido a través del mapa de
resistencia, con una humedad de 8,6% y una densidad máxima seca de 20,55 KN/m3
fue de 15,5%, siendo este valor muy parecido al obtenido por el método Próctor
Modificado. Sin embargo si se varía dicho porcentaje de humedad a 7,6% y se conserva
el mismo valor de densidad máxima seca, se observa que el %C.B.R aumenta a 17%
aproximadamente, cumpliendo así con la premisa que aporta Ramcodes “se consigue
una igual o mayor resistencia del suelo con un menos porcentaje de humedad”.
Cabe destacar que, a pesar de que a través de la metodología Ramcodes se obtuvo
una mayor resistencia del suelo, dicho material es adecuado para usarse como relleno
no estructural, debido al bajo porcentaje de resistencia del mismo.
Sin embargo, se pudo observar que a través del método del Próctor Modificado el
%C.B.R obtenido fue de 15,05% lo cual indicó un valor inferior al obtenido en la
metodología Ramcodes. Esto demostró que por cualquiera de los dos métodos el
material estudiado no es apto para ser colocado en bases o sub- base, sino en rellenos
DERECHOS RESERVADOS
CAPÍTULO IV 134
Análisis y Presentación de los Resultados
no estructurales. La decisión sobre cual usar en cada caso se basará en el criterio
ingenieril de los profesionales involucrados en obra.
De acuerdo a los análisis realizados se demostró que a través de los mapas de
resistencia utilizados en la metodología Ramcodes, se obtienen mayores valores de
resistencia (%C.B.R) lo cual permitirá optimizar los recursos para la compactación y
sacar el máximo provecho del material utilizado.
4.3. Lineamientos de Comparación entre el Método Próctor Modificado y la
Metodología Ramcodes.
4.3.1. Tabla Comparativa
En base a los resultados obtenidos anteriormente, se establecieron parámetros de
comparación entre ambas metodología a manera de obtener una mejor visión de lo que
se basa cada una y generar las semejanzas y diferencias entre las mismas.
A continuación se muestra una tabla indicando las semejanzas y diferencias entre la
metodología tradicional (método Próctor Modificado) y la metodología Ramcodes.
Tabla 4.11. Tabla Comparativa entre el Método Próctor Modificado y la Metodología Ramcodes.
Aspecto Método del Próctor Modificado
Metodología Ramcodes
Tipo de Suelo
recomendado para el diseño
Suelos no susceptibles a la hidratación como arenas y
gravas limpias.
Suelos susceptibles a la
hidratación como: gravas y arenas limosas y arcillosas,
limos y arcillas.
Ensayos Preliminares
Granulometría,
determinación del
Granulometría,
determinación del porcentaje
DERECHOS RESERVADOS
CAPÍTULO IV 135
Análisis y Presentación de los Resultados
porcentaje de humedad, límites de consistencia,
gravedad específica, Próctor Modificado T-180.
de humedad, límites de consistencia, gravedad
específica, Próctor Modificado T-180.
Clasificación del Suelo
Sistema de clasificación
según la H.R.B.
Sistema de clasificación
Ramcodes.
Ensayo Posterior
CBR 3 puntos.
CBR 15 puntos.
Número mínimo de
especímenes utilizados para el diseño
3
15
Tipo de experimento
Variación de un solo factor.
Factorial.
Tiempo de respuesta del
ensayo
2-5 días dependiendo de la
condición de hidratación seleccionada.
3-6 días dependiendo de la
condición de hidratación seleccionada.
Personal requerido para
realizar el ensayo
1 persona.
2 personas.
Cantidad de muestras a
ensayar por día
5-8
1 o 2
Software necesario
Excel
Origin
Gráfica para llevar el
control de compactación
Curva Próctor.
Mapas de Resistencia.
Premisa
A mayor porcentaje de
humedad, se consigue una mayor densificación y con ello una mayor resistencia.
Se consigue una igual o
mayor resistencia del suelo con un menor porcentaje de
humedad.
Informes de laboratorio
Buenos resultados, pero podrían ser más óptimos.
Se obtienen resultados más
óptimos.
DERECHOS RESERVADOS
CAPÍTULO IV 136
Análisis y Presentación de los Resultados
Cabe destacar que, después de haber visualizado las semejanzas y diferencias
entre cada metodología, se observó que ambas utilizan los mismos ensayos para
obtener los valores de densidad y resistencia requeridos. Sin embargo, la diferencia
entre ellas radica en el Análisis de Resultados, ya que el método Próctor Modificado se
basa en la gráfica de la Curva Próctor, mientras que la metodología Ramcodes en los
Mapas de Resistencia.
4.3.2. Metodología más Óptima.
Después de realizados los ensayos pertinentes, haber analizado cada metodología
siguiendo el procedimiento referido a cada una y finalmente generar los lineamientos de
comparación entre el método Próctor Modificado y la metodología Ramcodes
demostrando las semejanzas y diferencias entre cada una de ellas, se pudo observar
que, en lo que se refiere a la optimización de los materiales, la metodología Ramcodes
es mas efectiva ya que se obtienen mejores valores de resistencia o C.B.R en
comparación con la metodología tradicional (método Próctor Modificado T-180) ya que
los mapas de resistencia abarcan una región amplia de densidad y humedad para el
material estudiado, a pesar de la calidad del mismo.
En lo que se refiere al tiempo de ejecución, el método Próctor Modificado T-180 se
realiza en menor tiempo en comparación con la metodología Ramcodes, lo cual
beneficia tanto a la persona que va a solicitar el ensayo, como a la empresa consultora
que va a realizarlo.
Por otra parte, a diferencia del método de Próctor Modificado, la metodología
Ramcodes pretende en todo momento sacar el mayor provecho del material estudiado,
optimizando así la utilización del material que, con la metodología tradicional, este
material hubiera tenido que ser desechado.
DERECHOS RESERVADOS
CAPÍTULO IV 137
Análisis y Presentación de los Resultados
En cuanto a la optimización de los resultados, ambas metodologías arrojan
resultados óptimos, todo depende de la decisión sobre cual usar en cada caso. Pero
este aspecto se basa en el criterio ingenieril de los profesionales involucrados en la
obra.
DERECHOS RESERVADOS
CONCLUSIONES 139
CONCLUSIONES
Una vez analizados los resultados obtenidos, es posible plantear las siguientes
conclusiones:
Una vez realizados los ensayos preliminares, se pudo clasificar el material de
acuerdo al sistema de clasificación de cada metodología. Según el sistema de
clasificación del método Próctor Modificado se obtuvo un CL/A-6(5), el cual
según el sistema H.R.B y S.U.C.S, se refiere a una arcilla arenosa de baja
plasticidad. Mientras que con la Metodología Ramcodes se obtuvo un RS4, lo
que indicó una arcilla ligera limosa y arcillosa.
Utilizando los ensayos de Próctor Modificado T-180 y el C.B.R de 3 puntos, se
determinó la resistencia humedad y densidad del suelo estudiado, obteniendo
una resistencia de 15,05% para un suelo cuya densidad fue de 2055 Kg/m3 y
una humedad de 8,6%. Esto a través de la metodología de Próctor Modificado
T-180.
Basándose en los ensayos de Próctor Modificado T-180 y el C.B.R de 15
puntos se obtuvo el mapa de resistencia para este suelo estudiado,
observando distintos valores de C.B.R. para diversas densidades y
porcentajes de humedad. Obteniendo así una región amplia de densidades y
humedades en búsqueda de la optimización de la resistencia del material.
Este análisis fue a través de la metodología Ramcodes, con la cual se obtuvo,
a diferencia que con el método Próctor Modificado, mejores resultados en lo
que se refiere a la resistencia del material, ya que para los mismos valores de
densidad y porcentaje de humedad, se obtuvo un C.B.R de 15,5%.
Por otra parte, después de haber analizado el material por ambas
metodologías, se observó que el mismo no es un material apto para base o
DERECHOS RESERVADOS
CONCLUSIONES 140
sub-bases, es por ello, que se concluyó, que su función más óptima sería
como relleno estructural.
Sin embargo, con la obtención de estos valores de resistencia, la decisión
sobre cual metodología usar en cada caso se basará en el criterio ingenieril
de los profesionales involucrados en obra.
Se comprobó que si se varía el porcentaje de humedad obtenido en los
ensayos a 7,6% y se conserva el mismo valor de densidad máxima seca, se
observa que el %C.B.R aumenta a 17% aproximadamente, cumpliendo así
con la premisa que aporta Ramcodes “se consigue una igual o mayor
resistencia del suelo con un menor porcentaje de humedad”.
Se comprobó que la metodología Ramcodes también es aplicable en el
proceso de compactación de suelos y no solo en mezclas asfálticas.
Se generó un aporte en el área geotécnica de la región, ya que a través de
ambas metodología se puede complacer las exigencias del proyecto, según el
caso.
DERECHOS RESERVADOS
16
RECOMENDACIONES
En el proceso de análisis se encontraron importantes consideraciones las cuales se
muestran a continuación:
Es recomendable, antes de realizar cualquier estudio al material, conocer
detalladamente ambas metodología, a manera de saber cual es la más
óptima para el uso que se le desea dar al mismo.
Para las empresas consultoras que vayan a utilizar la metodología
Ramcodes, se recomienda disponer del personal necesario para la realización
de los ensayos ya que son más especímenes a utilizar y por lo tanto mayor
tiempo y se necesita mayor rendimiento de los mismos.
Se recomienda adiestrar a los profesionales del área de la construcción, la
opción de utilizar la metodología Ramcodes, ya que no es muy conocida por
los mismos en la región zuliana y por lo tanto desconocen su propósito.
Es recomendable medir el impacto en costo de la utilización de ambas
metodologías, ya que en lo que se refiere a la metodología tradicional, al
utilizar menos personal, tiempo y especímenes reduce el costo del ensayo y
los resultados se obtienen en menor tiempo. Mientras que con la metodología
Ramcodes a pesar de que se utilizan más especímenes y abarca mas tiempo,
los resultados son más óptimos, esto de acuerdo al uso que se le vaya a dar
al material.
Se sugiere también que se realice este mismo estudio en un material granular
en vez de un material fino como el estudiado, de manera que los valores de
C.B.R sean más óptimos y se observe mejor la diferencia entre ambas
metodologías.
DERECHOS RESERVADOS
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 143
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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 144
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(Moisture) Content of Soil and Rock bye Mass.
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Modificado). Documento disponible en:
http://www.labsuelosuni.edu.pe/descargas/manuales/v1_Proctor_Modificado.pdf.
Wikipedia la Enciclopedia Libre. Metodología. Documento disponible en:
http://es.wikipedia.org/wiki/Metodolog%C3%ADa.
DERECHOS RESERVADOS
ANEXOS
DERECHOS RESERVADOS
147
Anexo No. 1
Foto # 1. Zona de Préstamo Luis Roberto. Foto # 2. Selección de la muestra de suelo.
Foto # 3. Inspección de la selección de la muestra. Foto # 4. Sacos de material ensayado.
DERECHOS RESERVADOS
148
Anexo No. 2
Foto # 5. Envases para colocar la muestra. Foto # 6. Balanza.
Foto # 7. Tamizado Foto # 8. Secado de las muestras en el horno.
DERECHOS RESERVADOS
149
Anexo No. 3
ANALISIS GRANULOMÉTRICO. MÉTODO DEL TAMIZADO Obra: Trabajo Especial de Grado Procedencia: Préstamo Luis Roberto Características: Arcilla arenosa de baja plasticidad Muestra Nº: 1 Color: Abigarrado Clasificación: CL/A-1-b(0) Fecha: 04/11/2009
FRACCION GRANULAR GRUESA Peso Total(T): 205,9 Peso Acum Nº 4 (A): 7,9 Peso Pasa Nº 4 (Ba).: 198,0
TAMIZ PESO RETENIDO (grs) % RETENIDO
PARCIAL % RETENIDO ACUMULADO
% PASANTE
3”
2”
11/2”
1”
3/4”
1/2”
3/8”
1/4” 4,5 2,2 2,2 97,8
Nº 4 3,4 1,7 3,8 96,2
FRACCIÓN GRANULAR FINA
Peso Fracción Granular Fina (Bb) = 198,0gr
TAMIZ PESO RETENIDO (grs) % RETENIDO
PARCIAL % RETENIDO ACUMULADO
% PASANTE
Nº 8
Nº 10 6,8 3,3 7,1 92,9
Nº 16
Nº 20
Nº 30
Nº 40 37,6 18,3 25,4 74,6
Nº 50
Nº 60 13,1 6,4 31,8 68,2
Nº 80
Nº 100
Nº 200 19,9 9,7 41,4 58,6
Pasa 200 120,6 58,6 100,0 0,0
DERECHOS RESERVADOS
150
Anexo No. 4
Foto # 9. Cápsulas. Foto # 10. Taza de Casagrande,
Foto # 11. Secado de rollitos. Foto # 12. Mezclado de la muestra.
DERECHOS RESERVADOS
151
Anexo No. 5
Tabla #1. Determinación del Porcentaje de Humedad.
Tabla # 2. Determinación de los límites de consistencia.
Nº
muestra
Nº
cápsula
Peso
Cápsula+
Suelo
Húmedo
Peso
Cápsuka+
Suelo Seco
Peso
Cápsula
Peso del
Agua
Peso del
Suelo
Seco
%
Humedad
Única 252 81,6 75,1 10,2 6,5 64,9 10,0
Única 145 89,3 83,9 10,0 5,4 73,9 7,3
Descripción WL WP Número de golpes 21 Cápsula Nº 62 3 Peso cápsula + suelo húmedo (Gs) 22,1 19,2 Peso cápsula + suelo seco (Gs) 19,6 17,9 Peso del agua (Gs) 2,5 1,3 Peso de la cápsula (Gs) 9,5 7,8 Peso del suelo seco (Gs) 10,1 10,1 Humedad (%) 24,8 12,9 Límites 24,2 12,9
WL 24,2 WP 12,9 IP 11,3
DERECHOS RESERVADOS
152
Anexo No. 6
Foto # 13. Picnómetro.
Tabla # 1. Determinación de la Gravedad Específica.
No.
muestra
No. Del
Picnómetro
Peso del
Picnómetro
Peso del
Picnómetro
+ Suelo
Peso del
Picnómetro+
Suelo+ Agua
ºC
Peso del
Picnómetro+
Agua
Peso
del
Suelo
Gravedad
Específica
Wp Wps Wpws Wpt Ws Gs
Única 1 99,08 196,37 408,30 285 347,05 97,29 2,699
DERECHOS RESERVADOS
153
Anexo No. 8
Foto # 14. Molde ensayo Próctor.
Foto # 15. Ensayo Próctor Modificado T-180.
DERECHOS RESERVADOS
154
Anexo No. 9
Ensayo de compactación
Obra: Tesis de Grado Procedencia: Préstamo Luis Roberto Muestra: 1 Descripción: Arcilla arenosa de baja plasticidad Fecha: 04/11/2009
MÉTODO A.A.S.H.T.O. T-180
Diámetro del molde (pulg) 4 Número de golpes: 25
Altura del molde (cms) Número de capas: 5
Volumen del molde (cm3) 998,7 Peso del martillo (Lb) 10
Altura de caída del martillo (pulg) 18
Muestra Nº 1 2 3 4 5
% de agua deseado 4 6 8 10 12
Volumen de agua deseado (cm3) 100 150 200 250 300
Peso del molde + Suelo húmedo (gr.) 7.444 7.598 7.744 7.764 7.704
Peso del molde (gr.) 5.530 5.530 5.530 5.530 5.530
Peso del suelo húmedo (gr.) 1.914 2.068 2.214 2.234 2.174
Densidad húmeda (kg/m3) 1.916 2.071 2.217 2.237 2.177
Humedad real de compactación (%) 4,2 6,3 8,2 10,3 12,2
Densidad seca (kg/m3) 1.839 1.948 2.050 2.027 1.940
Humedad de saturación (%) 9,0 10,0 11,0 12,0 13,0
Relación de vacíos 0,236 0,262 0,288 0,315 0,341
Densidad de saturación (kg/m3) 2.121 2.077 2.035 1.994 1.955
Determinación de la Humedad Real de Compactación
Muestra Nº 1 2 3 4 5
Cápsula Nº 1 2 3 4 5
Peso de cápsula + suelo húmedo (gr) 200,9 207,7 224,0 303,2 227,3
Peso de cápsula + suelo seco (gr) 192,8 195,4 207,1 274,8 202,6
Peso del agua (gr) 8,1 12,3 16,9 28,4 24,7
Peso de la cápsula (gr) 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
Peso del suelo seco (gr) 192,8 195,4 207,1 274,8 202,6
% de Humedad (%) 4,2 6,3 8,2 10,3 12,2
Gs: 2,622 L.L.= 24,2 L.P.= 12,9 I.P.= 11,3 Clasificación: CL/A-1-b(0)
DERECHOS RESERVADOS
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Anexo No. 10
Foto # 16. Disco espaciador. Foto # 17. Separación de la muestra.
Foto # 18. Martillo metálico
Foto # 19. Cilindro graduado. Foto # 20. Balanza.
DERECHOS RESERVADOS
156
Anexo No. 11
Foto # 21. Pesado de la muestra. Foto # 22. Colocación de agua.
Foto # 23. Mezclado suelo- agua. Foto # 24. Muestras para determinar el %humedad.
Foto # 25. Limpieza de los moldes. Foto # 26. Moldes C.B.R.
DERECHOS RESERVADOS
157
Anexo No. 12
Foto # 27. Compactación de la muestra. Foto # 28. Muestra después de ser golpeada.
Foto # 29. Retirado del collarín. Foto # 30. Enrasado de la superficie.
Foto # 31. Muestra de suelo luego de enrasada. Foto # 32. Peso molde-suelo compactado.
DERECHOS RESERVADOS
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Anexo No. 13
Foto # 33. Lectura inicial. Foto # 34. Moldes dentro del tanque
Foto # 35. C.B.R en inmersión.
Foto # 36. Máquina del C.B.R. Foto # 37. Muestra luego de ensayarla.
DERECHOS RESERVADOS
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Anexo No. 14
DERECHOS RESERVADOS
160
Anexo No. 15
DERECHOS RESERVADOS
161
Anexo No. 16
DERECHOS RESERVADOS