Bases estabilizadas y pruebas dinámicasV1

7/31/2019 Bases estabilizadas y pruebas dinmicasV1

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Laboratorio de Materiales para Carreteras.

Especializacin en Geotecnia Vial y Pavimentos. PUJ

Hermes Ariel Vacca G. I.C. Esp.

LABORATORIO DE PRUEBAS Y ENSAYOS DEINGENIERIA CIVILACREDITADOResolucin No 16395 de 2004

Superintendencia de industria y comercio

Calle 40 No 5-50 Ed. Jose G. Maldonado S.J. Bogot D.C.




I.C. HERMES ARIEL VACCA G.

Especialista en Geotecnia Vial y Pavimentos. PUJ

Estudiante de Maestra en Ingeniera Civil. PUJ

Ingeniero de laboratorio de Pruebas y ensayos. PUJ

Tel: 3 20 83 20 Ext 5399

[email protected]
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1. BASES ESTABILIZADAS

2. TRIAXIAL ESTICO. (CU, CD Y UU) TRIAXIALDINMICO ENSAYOS

3. GEOFISICOS (BENDER ELEMENT).4. DETERMINACIN DEL Mr PARA MATERIALES DE

BASES Y SUBBASE GRANULAR.

5. DISEO DE MEZCLAS ASFLTICAS - MARSHALL.

6. CARACTERIZACIN DINMICA DE MEZCLASASFLTICAS

CONTENIDO
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1. BASES ESTABILIZADAS

(INVE 806 -807 -808)
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Para que estabilizar?

Mejorar propiedades fsicas y mecnicas de lossuelos.

Disminuir susceptibilidad de los materiales a

cambios ambientales. Facilidad al construir.

Costos (tiempos , espesores).

Mejora de densidad en campo.


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ESTABILIZACIN CON CEMENTO

En trminos de costos para suelos granulares.

De bajo ndice de plasticidad. Para alto contenido de finos y plasticidad.

Altos contenidos de cemento > costos

Mezcla en obra


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OBJETIVOS

Mejorar un suelo en condiciones hmedas

Hace parte de la estructura. Mejorar condiciones de plasticidad.

Aplicable a vas con trfico NT1.


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Materiales a estabilizar.

Lmite lquido % max 35.

IP % max 15

Tamiz No 4. (% pasa) Min 60

Tamiz No 200. (% pasa) Max 50


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EFECTOS DEL CEMENTO PROTLAND TIPO I ENLOS SUELOS.

Reduccin del Lmite lquido e ndice de

plasticidad. Incremento de la capacidad portante.

Disminucin de espesores.

Mejora del Mr.


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DISEO DE SUELO CEMENTO.Determinar el contenido de cemento que cumpla las especificaciones.

Resistencia a la compresin ..2.1 MPa.

Durabilidad : (Expansin y contraccin- INVE 807)


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Procedimiento.


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Procedimiento.


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2. TRIAXIAL ESTICO. (CU, CD YUU) TRIAXIAL DINMICO

ENSAYOS.


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EQUI PO TRI AXI AL GDS 2Hz

TIPOS DE ENSAYOS

Estticos

Dinmicos: Cclicos

Mdulos resilientes en materiales desubrasante y granulares.

Foto 1: Equipo Triaxial GDS 2Hz


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Caractersticas del equipo

Celda de carga: 60 KN.

Resolucin fuerza: 0.1% Full RangoOutput.

Frecuencias: 0.3 Hz 2.0 Hz.

Celda de Presin: 1700 KPa.

Muestras (Dimetro): 3.0 cm 10 cm.Foto 2: Celda de presin de cmara


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ENSAYO TRI AXI AL

TIPOS DE ENSAYOS

Estticos: (CD, UU, CU) Dinmicos:

Cclicos

Mdulos resilientes en materiales de

subrasante y granulares.


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Exploracin encampo


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Exploracin en campo

Equipo para perforacin y lavado

Muestreadores (alteradas)


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Transporte de muestras allaboratorio.

I nalterados o alt eradas?


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Transporte de muestras allaboratorio.


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Identificacin


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Inalterados o alteradas?


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Inalterados o alteradas?


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Identificacin. Humedad?


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ENSAYO TRIAXIAL

RESUMIENDO


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Importancia de la manipulacin de las muestras.

Toma demuestras

Transporte

Manipulacin


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Importancia de la manipulacin de las muestras.

Toma demuestras

Transporte

Manipulacin

Otros.


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ENSAYO TRIAXIALPROCEDIMIENTO

DEL ENSAYO


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Preparacin de lamuestra.


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31/145





Mediadas.


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Preparacin dela muestra.


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Controladores depresin kPa

Cmara

Caja de datos

PC

Actuador

Celda carga

P. Poros


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Preparacin de los aditamentos.


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Preparacin y montaje.


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Cmara Presin deconfinamiento.


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ENSAYO TRI AXI AL ESTATI CO

Parmetros a determinar: C y

TIPOS DE ENSAYOS

Consolidado Drenado. CD

Consolidado No drenado. CU

No consolidado No drenado. UU


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B DE SKEMPTON


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0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 4 8 12 16 20 24 28

Deformacion Axial Unitaria (%)

EsfuerzoDesviador

d(kPa)

53 kPa 123 kPa 155 kPa

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

0 4 8 12 16 20 24 28

Deformacion Axial Unitaria (%)

Presind

ePoros(kPa)

53 kPa 123 kPa 155 kPa


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p` vs q

0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

p` (kPa)

q

(kPA)

53 kPa 123 kPa155 kPa Criterio q/p` MximoCriterio de desviador Mximo Circulo Criterio Desviador MximoCirculo Criterio q/p` Mximo Circulo Criterio Desviador MximoCirculo Criterio q/p` Mximo Circulo Criterio Desviador MximoCirculo Criterio q/p` Mximo Lineal (Criterio de desviador Mximo)


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ENSAYO TRI AXI AL DI NMI COParmetros a determinar:

-80

-40

0

40

80

120

160

200

-0,040 -0,030 -0,020 -0,010 0,000 0,010 0,020 0,030 0,040 0,050 0,060

Deformacin Axial (mm/mm)

0,5Esfuerzodesviador(KPa)


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ENSAYO TRIAXIAL DINMICO

-10

-5

0

5

10

15

20

-0 , 10 0 -0 ,0 80 -0 ,06 0 -0 ,0 40 -0 ,02 0 0 ,00 0 0 ,020 0 ,0 40 0 , 060 0 ,0 80 0 , 10 0

D e for m a c in A x ia l (mm /mm )

0

,5

E

s

fu

e

rz

o

d

e

s

v

ia

d

o

r

(k

P

a

)

C ic l o N o 1

C ic l o N o 2

C ic l o N o 3

C ic l o N o 4

C ic l o N o 5

C ic l o N o 6

C ic l o N o 7


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Mdulo vs Deformacin;

profundidad de 20 a 30 m.

Mdulo vs Deformacin;profundidad de 30 a 40 m.

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

1,00E-06 1,00E-05 1,00E-04 1,00E-03 1,00E-02 1,00E-01 1,00E+00Deformacin (mm/mm)

MdulodeElasticidad,

E(kP

a)

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

1,00E-06 1,00E-05 1,00E-04 1,00E-03 1,00E-02 1,00E-01

Deformacin (mm/mm)

MdulodeElasticidad,

E(kPa)


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3. ENSAYOS GEOFSICOS

BENDER ELEMENT


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LABORATORIO DE PRUEBAS Y ENSAYOS DEINGENIERIA CIVILACREDITADOResolucin No 16395 de 2004Superintendencia de industria y comercio


Propiedades e ndice del material

Suelos arcillosos de alta plasticidad (CH)

Informacin de la perforacin (trabajo in situ.

Humedad.

Lmites de consistencia

Lmite Lquido. LL.

Lmite plstico. LP.

ndice de plasticidad. IP. Relacin de vacos. e.

Peso unitario.


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Curvas esfuerzo - deformacin

Suelos arcillosos de alta plasticidad (CH)

-80

-40

0

40

80

120

160

200

-0,040 -0,030 -0,020 -0,010 0,000 0,010 0,020 0,030 0,040 0,050 0,060

DeformacinAxial (mm/mm)

0,5Esfuerzodesviador(KPa)

Geofsicos: velocidad de ondas Vp - vs.

Relacin de Poisson, Mdulos de rigidez, Elstico, Bulk

ENSAYOS Y CARACTERIZACIN DEMUESTRAS


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Dimetro (cm) Velocidad Vp

Altura (cm)

Area (cm 2) Mdulo de elasticidad E kPa

Volumen (cm 3)

Peso (g)Humedad I nicial (% ) Amortiguamiento

Humedad Final (% ) Calculado a partir de la fase de vibracin libre de la muestra

Poisson (Asumido) luego del pulso (decremento logartmico)

Peso unitario hmedo (kg/ m3)

I I . CARACTERI STICAS DEL EQUI PO

I V. DATOS

Secuencia deciclos Tiempo (10

-5) (s) Vp (m/s)Mdulo de

elasticidad (kPa)

1re ciclo 252,00 84,54 11430,00

2do ciclo 260,00 81,94 10737,44

3er ciclo 220,00 96,84 14996,91

4to ciclo 216,00 98,63 15557,50

5to ciclo 225,00 94,69 14337,79

6to ciclo 214,00 99,55 15849,65 98,00

55,91 7,49% 98,00

98,00

Frecuencia de pul so (Excitacin)

(kHz)

29,71

Vs (m/s)Amortiguamiento

(%)

4

30,0

1919,10

0,25

6,15

29,2701,2

12,30

365,38

Esfuerzo deconfinamiento

(kPa)

11,07%

57,48

47,31

7,47%

7,61%

7,22%

98,00

48,81 12,72% 98,00

56,94

54,67

98,00

21

)1(2

=

Vs

Vp

( )( )22

22243

sp

sps

VV

VVVE

=

=

+ni

i

x

xLn

n

1

2=


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Muestras de suelo ensayadas fueron extradas entre los 4,5 y 50,0metros de profundidad.

y = 0,017x + 0,9146R2 = 0,7723

1,01,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,04,5

5,0

50 70 90 110 130 150 170 190 210ndice de Plasticidad, IP (%)

RelacindeVacis,e

Correlacin entre la Relacin de Vacos y el ndice dePlasticidad, IP

H A i l V G I C E
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Correlacin entre el Peso Unitario y el ndice de

Plasticidad, IP.

y = -1,8247x + 1610,7R2 = 0,7063

1200

1250

1300

1350

1400

1450

1500

1550

1600

50 70 90 110 130 150 170 190 210ndice de Plasticidad, IP

PesoUnitarioHmedo(kg/m3)

H A i l V G I C E


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Correlacin entre la humedad y el ndice de Plasticidad,

IP.

y = 1,2845x + 10,346R

2= 0,9835

y = 0,5987x + 45,943

R2

= 0,5221

y = 0,2845x + 10,346

R2

= 0,7450

50

100

150

200

250

300

70,0 90,0 110,0 130,0 150,0 170,0 190,0 210,0IP (%)

Humedad(%)

LL LP Wn Lineal (LL) Lineal (Wn) Lineal (LP)

H A i l V G I C E


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Go = -65751Ln(x) + 407785

Go = -88895Ln(x) + 518555

1000

10000

100000

1000000

50 100 150 200 250ndice de Plasticidad, IP (%)

MdulodeRigidezMx

imo,

Go

(kPa)

Go Bender Go Logartmica (Go Bender) Logartmica (Go)

Valores de Go obtenidos con el Bender y la

Correlacin establecida para los suelos de Bogot

Hermes Ariel Vacca G I C Esp


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4. DETERMINACIN DEL Mr PARAMATERIALES DE BASES Y SUBBASE

GRANULAR.



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MODULO RESI LI ENTE

Parmetros a determinar: Mr



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Deformaciones



55/145




EN SUELOS FINOSEsfuerzo deDesviacin

Nominal d

Presin deCmara

DeformacinRecuperada

Promedior promedio dAplicado

Promedio

MduloResiliente d / r

(kPa) (kPa) m mm/mm (kPa) (MPa)27,6 41,4 183,53 0,00184 45,87 25,0

13,8 41,4 79,53 0,00080 35,12 44,5

27,6 41,4 178,78 0,00179 44,85 25,1

41,4 41,4 280,55 0,00281 55,05 19,6

55,2 41,4 333,25 0,00333 65,06 19,568,9 41,4 422,08 0,00422 72,24 17,1

13,8 27,6 88,58 0,00089 32,21 36,6

27,6 27,6 187,68 0,00188 40,76 21,7

41,4 27,6 288,78 0,00289 52,27 18,2

55,2 27,6 342,35 0,00342 64,39 18,8

68,9 27,6 425,98 0,00426 71,43 16,8

13,8 13,8 84,55 0,00085 33,59 39,7

24,8 13,8 193,03 0,00193 42,17 21,8

37,3 13,8 293,95 0,00294 50,40 17,2

49,7 13,8 340,50 0,00341 62,98 18,5

62,0 13,8 417,43 0,00417 72,56 17,4



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EN SUELOS FINOS

Mdulo Resiliente Mr Vs. Esfuerzo Desviador d

10,0

100,0

10,00 100,00

Esfuerzo Desviador d (kPa)

MduloResilienteMr

(MPa)

41.4 kPa 27.6 kPa 13.8 kPa



57/145




EN SUELOS FINOS



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EN SUELOS GRANULARES

Invariante deesfuerzos

Esfuerzo deDesviacin

Nominal d

Presinde

Cmara

DeformacinRecuperada

Promedior promedio

d AplicadoPromedio

MduloResiliente

d / r

(kPa) (kPa) (kPa) m mm/mm (kPa) (Mpa)544,67 103,4 103,4 274,63 0,001373 234,47 170,81

86,26 20,7 20,7 53,70 0,000269 24,16 90,52

105,90 41,4 20,7 91,95 0,000460 43,80 95,19

124,24 62,1 20,7 125,88 0,000629 62,14 98,71

139,81 35,4 34,5 76,30 0,000382 36,31 95,41

178,67 68,9 34,5 133,60 0,000668 75,17 112,15

227,71 103,4 34,5 235,58 0,001178 124,21 104,58

297,62 68,9 68,9 168,93 0,000845 90,92 106,56

431,65 137,9 68,9 262,45 0,001312 224,95 171,50

431,65 206,8 68,9 262,45 0,001312 224,95 171,50

380,21 68,9 103,4 128,58 0,000643 70,01 104,81

507,55 103,4 103,4 256,80 0,001284 197,35 154,14

507,55 206,8 103,4 256,80 0,001284 197,35 154,14

643,01 103,4 137,9 269,35 0,001347 229,31 169,55660,99 137,9 137,9 288,05 0,001440 247,29 171,80

660,99 275,8 137,9 288,05 0,001440 247,29 171,80



59/145



p

EN SUELOS GRANULARES

Mdulo Resiliente Mr Vs. Invariante de Esfuerzos

10,00

100,00

1000,00

10,00 100,00 1000,00

Invariante de Esfuerzos (kPa)

MduloResil

ienteMr(MPa)



60/145



p

ENSAYO DE CORTE RPIDO

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5

Deformacin (%)

EsfuerzoDesviador(kPa)

ENSAYO DE CORTE RPIDO

0

10

20

30

40

50

60

0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0

Deformacin (%)

EsfuerzoD

esviador(kPa)

EN SUELOSGRANULARES

EN SUELOS

FINOS



61/145



p

Correlaciones entre el mduloresiliente y el CBR

Mr = 17,6 CBR0,64

(MPa) 2 < CBR < 12

Mr = 22,1 CBR0,55 (MPa) 12 < CBR < 80



62/145



ANANLI SI S DEL COMPORTAMI ENTO DEL MLI SI S DEL COMPORTAMI ENTO DEL MDULO RESI LI ENTEDULO RESI LI ENTE(( MrMr ) CON RESPECTO A LA VARI ACI) CON RESPECTO A LA VARI ACI N DE ENERGN DE ENERG A DEA DE

COMPACTACICOMPACTACI N Y HUMEDAD PARA SUELOS GRANULARESN Y HUMEDAD PARA SUELOS GRANULARES

DELDEL REA DE BOGOTREA DE BOGOT D.C.D.C.









63/145



1. INTRODUCCIN YJUSTIFICACIN

h1

h2

h4

h3

Estructura de pavimento convencional

CAPA DE RODADURA

CONCRETO ASFLTICO

BASE GRANULAR

SUB-BASE GRANULAR

SUBRASANTE

DETERMINACIN DEL

MDULO RESILIENTE.

Correlaciones establecidas.

Ensayos de carga esttica

(Campo y laboratorio)

Ensayos de carga dinmica(Campo y Laboratorio)



64/145




h1

h2

h4

h3

CAPA DE RODADURA

CONCRETO ASFLTICO

BASE GRANULAR

SUB-BASE GRANULAR

SUBRASANTE

ESTUDIO DEL MDULORESILIENTE

GRANULARES

Aire

Agua

Slido

Volumen (cm3) Peso (g)

Wa

Ws

W W

Va

Vs

VV

Vv

RELACIONES DE FASE DEL SUELO



65/145



v = 1

h=

3

h

=

3

v = 1

Muestra de material granular

Montaje equipo Triaxial GDS - PUJ

Equipo Triaxial, Pontificia Universidad Javeriana.

DETERMINACIN DEL Mr (TRIAXIAL GDS)




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AFECTACIN DEL Mr TANTO ENLABORATORIO COMO EN CAMPO

2. FACTORES QUE AFECTANEL Mr EN MATERIALESGRANULARES.

CONTENIDO

DE

HUMEDAD

MAGNITUD

DE ESFUERZOS

=1 + 2+ 3

TIPO DE

MATERIAL

TIPO DE

MUESTRA

COMPACTADA

ENERGA DECOMPACTACIN

CONDICIONESDE ESTADO

Rodriguez, Jorge A. Mtodos Numricos en anlisis de estabilidad. Pontificia Universidad Javeriana. 2005.

Secretaria de Comunicaciones y Transporte Instituto Mexicano del Transporte. Mdulo De Resiliencia en suelos Finos y Materiales Granulares, PublicacinTcnica No 142. Sanfandila, Qro. 2001.



67/145



ESTUDIO DEL MDULO RESILIENTE PARA

MATERIALES GRANULARES

Tipo de material, (Arenaarcillosa SC y Grava arcillo

limosa GC-GM). Condiciones de estado.

Energa de compactacin.

Contenido de agua.

3. CARACTERIZACIN

Compactacin de muestras.



68/145



3. CARACTERIZACIN

CARACTERIZACIN BSICA DE LOS MATERIALESESTUDIADOS

INVIAS, (Instituto nacional de vas). Normas y especificaciones tcnicas. Editorial Escuela Colombiana de

Ingeniera, Bogot DC., 1998.

SUCS SC GC-GMMaterial que pasa el tamiz No 200 % 28,7 42,6Gravas % 27,9 28,9Arenas % 43,4 28,5

Lmite Lquido % 26 27Lmite Plstico % 16 23ndice plasticidad % 10 4Peso especfico de slidos Gs 2,511 2,678

CARACTERIZACIN BSICA DE LOS MATERIALES



69/145



3. CARACTERIZACIN

COMPACTACIN EN LABORATORIO

CURVA DE COMPACTACIN

2,00

2,02

2,04

2,06

2,08

2,10

2,12

2,14

2,16

3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 11,00 12,00 13,00

Contenido de Humedad %

PesoU

nitarioSecog/cm

3

Proctor Modificado Mtodo D. INV E 142-98. INVIAS, (Instituto nacional de vas). Normas y especificacionestcnicas. Editorial Escuela Colombiana de Ingeniera, Bogot DC., 1998.

SUCS SC GC-GMDensidad seca mxima g/cm3 2,154 1,966Contenido de humedad ptima % 8 11

DATOS DE PROCTOR MODIFICADO MTODO D (INVE 142-98)



70/145



3. CARACTERIZACIN

ENERGA DE COMPACTACIN Y CAMBIODE HUMEDAD

Ec=V

W h N n

W: Peso del martillo de compactacin.

h.: Altura libre del martillo de compactacin.

N: Nmero de capas en que se coloca el suelo

n: No. de golpes que se le aplica a cada capa con el martillo de compactacin.

V: Volumen del suelo compactado el cual debe ser igual al molde decompactacin.

Nota: EL No de golpes/capa corresponde a al energa de compactacin para ladeterminacin del CBR.

Designacin

Ec1 250.4 ALTA

Ec2 116.2 MEDIA

Ec3 53.7 BAJA

Ec1 + 5% w 250.4 ALTA

Ec2 + 5% w 116.2 MEDIAEc3 + 5% w 53.7 BAJA

Energa de com pactacin Ton m/m3



71/145



3. CARACTERIZACIN

DETERMINACIN DEL MDULO RESILIENTE

(EQUIPO TRIAXIAL)

Celda Triaxial

SecuenciaPresn de

confinamiento

Mximo

Esfuerzo Axial

EsfuerzoCclico

Esfuerzo deContacto

# de Ciclos

(kPa) (kPa) (kPa) (kPa)Acondicionamiento 103,4 103,4 93,1 10,3 500

1 20,7 20,7 18,6 2,1 1002 20,7 41,4 37,3 4,1 1003 20,7 62,1 55,9 6,2 100

4 34,5 34,5 31,1 3,5 1005 34,5 68,9 62,0 6,9 1006 34,5 103,4 93,1 10,3 1007 68,9 68,9 62,0 6,9 1008 68,9 137,9 124,1 13,8 1009 68,9 206,8 186,1 20,7 10010 103,4 68,9 62,0 6,9 10011 103,4 103,4 93,1 10,3 10012 103,4 206,8 186,1 20,7 100

13 137,9 103,4 93,1 10,3 10014 137,9 137,9 124,1 13,8 10015 137,9 275,8 248,2 27,6 100



72/145



3. CARACTERIZACIN

DETERMINACIN DEL MDULO RESILIENTE

(TRIAXIAL)

Mdulo Resiliente Mr Vs. Invariante de Esfuerzos

10

10 0

1000

10 100 1000

Invariante de Esfuerzos (kPa)

M

duloResilienteMr(MPa

E = K1 K2


4 Anlisis del Mr variando


73/145



4. Anlisis del Mr variandoEnerga de compactaciny contenido de humedad.

ANLISIS CON RESPECTO A LA ENERGA DE COMPACTACIN PARA

LOS MATERIALES.

1,85

1,90

1,95

2,00

2,05

2,10

0 40 80 120 160 200 240 280

Energ a de Compactacin Ton m / m3

PesoUnitariog/cm

3

SC SC + 5%w

1,70

1,75

1,80

1,85

1,90

1,95

2,00

0 40 80 120 160 200 240 280

Energa de Compactacin Ton m / m3

PesoUnitariog/cm

3

GC-GM GC-GM+5%w

1,701,751,801,851,901,952,002,052,10

0 40 80 120 160 200 240 280


PesoUnitariog/cm

3

SC SC + 5%w GC-GM GC-GM+5%w

6065707580859095

100105

0 40 80 120 160 200 240 280


Saturacin(%)

SC SC + 5%w

60

65

70

75

80

85

90

0 40 80 120 160 200 240 280


Saturacin(%)

GC-GM GC-GM+5%w

6065707580859095

100105

0 40 80 120 160 200 240 280


Saturacin(%)


0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0 40 80 120 160 200 240 280


Relacindevaciose

SC SC + 5%w

0,25

0,30

0,35

0,40

0,45

0,50

0,55

0 40 80 120 160 200 240 280


Rela

cindevaciose

GC-GM GC-GM+5%w

0,150,20

0,250,300,350,400,450,500,55

0 40 80 120 160 200 240 280


Rela

cindevaciose


10

15

20

25

30

0 40 80 120 160 200 240 280


Porosidad

SC SC + 5%w

1015

20

25

30

35

40

0 40 80 120 160 200 240 280


Porosidad

GC-GM GC-GM+5%w

1015

20

25

30

35

40

0 40 80 120 160 200 240 280


Porosidad





74/145




ANLISIS CON RESPECTO AL PORCENTAJE DE COMPACTACIN

1,85

1,90

1,95

2,00

2,05

2,10

86% 88% 90% 92% 94% 96% 98%

Porcentaje de compactacin

PesoUnitariog/cm

3

SC SC + 5%w

1,70

1,75

1,80

1,85

1,90

1,95

2,00

88% 92% 96% 100% 104%


PesoUnitariog/cm

3

GC-GM GC-GM+5%w

1,70

1,75

1,80

1,85

1,90

1,95

2,00

2,05

2,10

84% 88% 92% 96% 100%


PesoUnitariog/cm

3


6065707580859095

100105

86% 88% 90% 92% 94% 96% 98%


Saturacin(%)

SC SC + 5%w

60

65

70

75

80

85

90

88% 90% 92% 94% 96% 98% 100% 102%


Saturacin(%)

GC-GM GC-GM +5%w

6065707580859095

100105

86% 88% 90% 92% 94% 96% 98% 100%


Saturacin(%)

SC SC +5%w GC-GM GC-GM +5%w

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

85% 87% 89% 91% 93% 95% 97%


Rela

cindevaciose

SC SC + 5%w

10

15

20

25

30

86% 88% 90% 92% 94% 96% 98%


Porosidad

SC SC + 5%w

914

19

24

29

34

39

88% 90% 92% 94% 96% 98% 100% 102%


Porosidad

GC-GM GC-GM +5%w

914

19

24

29

34

39

86% 88% 90% 92% 94% 96% 98% 100% 102%


Porosidad

SC SC +5%w GC-GM GC-GM +5%w

0.000.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

88% 90% 92% 94% 96% 98% 100%

Porcentaje de co mpactacin

Relaci

ndevaciose

GC-GM GC-GM + 5%w

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

86% 88% 90% 92% 94% 96% 98% 100%


Relacin

devaciose

GC-GM GC-GM + 5%w SC SC + 5%w




75/145



MATERIAL GC-GM

10

100

1000

10 100 1000Invariante de esfuerzos

M

r(MPa)

Ec1 Ec2 Ec3 Ec1+5% Ec2+5% Ec3+5%

MATERIAL GRANULAR SC

10

100

1000

10 100 1000Invariante de esfuerzos

Mr(MPa)

Ec1 Ec2 Ec3 Ec1+5% Ec2+5% Ec3+5% Ec1(2da prueba)


ANLISIS DEL Mr VARIANDO LAS CONDICIONES DE ESTADO.

50 - 70 MPa

GC-GM

SC

50 - 70 MPa




76/145




VARIACIN DE LOS VALORES DE K1 Y K2.

Energa de compactacin K1 Mpa K2

Ec1 19,77 0,29Ec1(2da prueba) 74,96 0,07Ec2 31,34 0,24Ec3 35,98 0,21Ec1 + 5% w 2,86 0,53Ec2 + 5% w 2,48 0,55Ec3 + 5% w 2,60 0,53

Material Granular SC

Energa de com pactacin K1 Mpa K2

Ec1 37,55 0,18Ec2 51,28 0,11Ec3 25,50 0,26Ec1 + 5% w 2,75 0,51Ec2 + 5% w 3,55 0,49Ec3 + 5% w 2,68 0,54

Material Granular GC-GM

Constantes no lineales K1 y K2 para materiales granulares (segnRaday Witczak, MANILLA, 2003)Rangos de K1 y K2 para materiales granulares no tratados (Shooket al, 1982. MANILLA. 2003)




77/145




COMPORTAMIENTO Mr Vs ENERGA DE COMPACTACIN

Datos para un valor de invariante de esfuerzos = 200kPa

0

20

40

60

80

100

120

0 50 100 150 200 250 300

Energa de compactacin ton m/m3

M

dulo(MPa)

GC-GM GC-GM + 5%w

0

20

40

60

80

100

120

0 50 100 150 200 250 300

Energa de compactacin ton m/m3

M

dulo(MPa)

SC SC + 5%w GC-GM GC-GM + 5%w

020

40

60

80

100

120

88% 90% 92% 94% 96% 98% 100%


Mdulo(MPa)

GC-GM GC-GM + 5%w

0

20

40

60

80

100

120

86% 88% 90% 92% 94% 96% 98% 100%


Mdulo(MPa)

SC SC + 5%w GC-GM GC-GM + 5%w




78/145




RESISTENCIA AL CORTE EN COMPRESIN AXIAL

MATERIAL SC

0

200

400

600

800

1000

1200

0 2 4 6 8 10 12

Deformacin axial (%)

Esfuerzod

esviador(kPa)

Ec1 Ec2 Ec3 Ec1+5% Ec2+5% Ec3+5%

MATERIAL GC-GM

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0

Deformacin axial (%)

Esfuerzod

esviador(kPa)

Ec1 Ec2 Ec3 Ec1+5% Ec2+5%



79/145



5. CONCLUSIONES YRECOMENDACIONES

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Los resultados muestran la importancia del anlisisde las condiciones de estado de los materiales.

El contenido de humedad reduce la densidad delmaterial compactado en un valor aproximado del 8%con respecto a la densidad mxima para cada una delas energas adoptadas en el estudio.

El Incremento de humedad en un 5% produce unareduccin del Mr aproximadamente en un 50% paralos dos materiales

Las constantes K1

y K2

determinadas en este estudioconcuerdan con otras investigaciones.



80/145



5. CONCLUSIONES YRECOMENDACIONES

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Por el contenido de humedad los valores de K1 pasan

de 38 a 2,99 y K2 pasa de 0,19 a 0,52.

El valor del Mr vara sustancialmente con las

condiciones de estado de los materiales, esto haceque se deba tener precaucin con el uso deestimativos a partir de correlaciones.

Es necesario adelantar investigaciones tendientes a

complementar esta informacin para otros materialesvariando su humedad.



81/145



5. DISEO DE MEZCLASASFLTICAS - MARSHALL.



82/145



DISEO MARSHALL

Desarrollado por Bruce Marshall del MississippiHighway Department (aos 30)

Se evala un esfuerzo de compactacin.

Nmero de golpes.



83/145



CRITERIOS DISEOMARSHALL

Compactacin. 75 golpes /cara

Estabilidad. N (lb)

Flujo, 0.25 mm (0.1in).

Contenido de aire (%).

Vacos en los agregados minerales (VAM)



84/145





85/145



I. GRADACI N COMBINADA PARA LA MEZCLA

pg 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 40 80 200

mm 25,4 19,1 12,7 9,53 4,76 2 0,42 0,18 0,075

100 100,0 63,1 12,9 4,2 2,4 2,4 2,4 2,4100 100,0 100,0 100,0 95,6 66,0 40,4 31,4 18,9

100 100 90 79 57 37 20 13 6

100 100 100 88 65 45 25 17 8

100 100 80 70 49 29 14 8 4

25,4 19 12,7 9,5 4,75 2 0,425 0,18 0,075

ESPECIFICACION

Triturado 3/4"Arena de t ritura cion

% ptimode

c/material

MEZCLA

Tamao Tamiz - % Pasa

Tamao Tamiz

MDC-2(ART.450-02 I.N.V)

Tamiz mm

Dosificacin de agregados.

GRFICA DE ANALISIS GRANULOMTRICO

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,010,1110100

TAMIZ

%

PASA



86/145



Ensayos Diseo de mezclaP E S O E N G R A M O S P E S O E S P E C F IC O V O L U M E N - % T O T A L V A C O S E N % D E P E S O

M E Z C L A % D E A S F A LT O S E C A EN S .S .S E N M X IM O M X IM O A S F A L T O V A C O S A S F A L T O A G R E G A D O S A S F A L T O U N IT A R ION o . A S F A L T O D IS E O A IR E E N AIR E A G U A B U L K T E R IC O M E D ID O A B S O RB ID O A G R E G A D O S C O N AIR E E F E C T IV O M IN E R A LE S E F E C T IV O g /c m 3 F L U J O

% 0 ,0 1"a b c d e f g h i j k L m n o p ( k g ) r s

1 116 2,2 11 69 ,2 618 ,1 2 ,1 0 9 2673 0 ,8 5 2 272 10 ,0

2 5,5 5,5 117 9 ,2 11 8 0 ,0 617 ,4 2 ,0 9 6 249 7 0 ,8 3 2 0 73 10 ,5

3 116 9 ,9 11 7 1,8 615 ,3 2 ,1 0 2 268 6 0 ,8 3 2 229 9 ,2R O M EDIO 2 ,102 2 ,24 4 2 ,3 3 6 1 ,8 54 82,20 10 ,00 7 ,8 0 17 ,8 0 3 ,7 5 2 ,102 2 . 19 1 10

4 116 2,5 11 68 ,0 618 ,3 2 ,115 28 75 0 ,8 7 2 50 1 11,25 6,0 6 ,0 117 8 ,3 11 79 ,3 623 ,9 2 ,1 22 258 1 0 ,8 5 2 19 4 11,0

6 . 117 9 ,0 11 8 0 ,5 622 ,9 2 ,1 14 2731 0 ,8 4 2 29 4 11,0R O M EDIO 2 ,117 2 ,23 0 2 ,3 02 1 ,4 9 9 82 ,3 3 8 ,04 9 ,6 3 17 ,6 7 4 ,5 9 2 ,117 2 . 3 3 0 11

7 118 1,6 11 8 4,5 634 ,6 2 ,149 28 38 0 ,8 5 2 412 12,5

8 6,5 6,5 118 0 ,2 11 8 2,8 628 ,2 2 ,1 28 2742 0 ,8 5 2 331 11,8

9 117 4,9 11 77,3 628 ,9 2 ,1 42 28 67 0 ,9 0 2 58 0 12,2R O M EDIO 2 ,140 2 ,21 5 2 ,282 1 ,4 10 82,7 7 6 ,23 10 ,9 9 17 ,2 3 5 ,1 8 2 ,140 2 . 441 12

10 117 7,3 11 8 0 ,7 632 ,6 2 ,148 28 79 0 ,9 0 2 59 1 12,8

11 7,0 7 ,0 117 9 ,6 11 8 2,2 635 ,2 2 ,1 56 28 71 0 ,8 6 2 469 12,8

12 117 3,5 11 74,8 630 ,6 2 ,1 56 30 35 0 ,8 9 2 70 1 13,5R O M EDIO 2 ,154 2 ,20 1 2 ,258 1 ,2 28 82,87 4 ,62 12 ,5 1 17 ,1 3 5 ,8 6 2 ,154 2 . 587 13

C A R G A F A C T O R D EC O R R E C C I N

E S T A B I L I D A DC O R R E G I D A ( k g )

E S T A B I L I D A D ( k g )

de - f

( i - h ) 10ih ( 1 00 - b )

(100 - b ) gG a g r

1 00 - K - L 1 00 - KJ ( 10 0 - b )

10 01 0 0*1

i

g



87/145



Ensayos Diseo de mezcla

DENSIDAD BULK (g/cm 3) V S % ASFALTO

2,080

2,100

2,120

2,140

2,160

5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0

% ASFALTO

DENSIDADBULK(g/cm3)

ESTABILIDAD (kg) vs % ASFALTO

2100,0

2200,0

2300,0

2400,0

2500,0

2600,0

2700,0

2800,0

5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0

% ASFALTO

ESTABILIDAD(kg

% VACOS EN MEZCLA vs % ASFALTO

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

11,0

12,0

5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0% ASFALTO

%V

ACIOSENLAMEZCL

FLUJO vs % ASFALTO

8

9

10

11

12

13

14

5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0% ASFALTO

FLUJO

% VACOS EN AGREGADOS MINERALES vs % ASFALTO

16,50

17,00

17,50

18,00

18,50

5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0% ASFALTO

%V

ACIOSENAGREGADO

M

INERALES



88/145



Ensayos Diseo de mezcla

DISEO DE LA MEZCLA

CONTENIDO PTIMO DE ASFALTO : 6,6 %

TEMPERATURA DE MEZCLA : 144 oC

TEMPERATURA DE COMPACTACIN: 133 oC 0,1162,9464

CARACTERSTICAS DE LA MEZCLA

CARACTERISTICA UND DISEO ESPECIFICACION

DENSIDAD BULK g/cm3 2,144 ---

ESTABILIDAD kg 2480 900 min.VACIOS CON AIRE % 5,7 4-6FLUJO mm 3,15 2-3,5VACIOS EN AGREG. MINERAL min 17,2 15 min.



89/145



6. CARACTERIZACINDINMICA DE MEZCLAS

ASFLTICAS



90/145



EQUIPO NAT

ENSAYOS DINMICOS SOBREMATERIALES



91/145



Se aplica un pulso de carga decompresin a lo largo deldimetro vertical de una muestracilndrica, durante un tiempo de

carga, a una temperatura y unafrecuencia de carga establecida,induciendo una tensin indirectay una deformacin horizontal.

Pulso de carga Y Tensin I ndirect aFuente: NAT Course notes, University of Nottingham

Equipo NAT

Mdulo por tensin indirecta (NAT)



92/145



MDULOS DINMICOSPOR ESFUERZO CONTROLADO



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PARMETROS DE ENTRADA

1. Temperatura

2. Dimetro

3. Altura

4. Relacin de Poisson (0.35)

5. Frecuencia de carga (Risetime)6. Deformacin horizontal

7. Nmero de pulsos (min 5).




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RESULTADOS OBTENIDOS DEL NAT

CargaVertical

Esfuerzoaplicado

Tiempo aplicacinde carga

(Risetime)

Deformacinhorizontal

Factorde rea

Mdulo

Mduloajustado T




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CURVA MAESTRA


T f[C] [Hz]

2,50 2,52 15.2345,00 3,21 17.634

10,00 3,90 19.4752,50 2,52 14.3925,00 3,21 16.577

10,00 3,90 18.1542,50 2,52 15.6075,00 3,21 16.260

10,00 3,90 17.7612,50 -2,12 3.5835,00 -1,43 4.946

10,00 -0,73 5.6942,50 -2,12 3.9725,00 -1,43 5.147

10,00 -0,73 5.4492,50 -2,12 3.7855,00 -1,43 4.852

10,00 -0,73 5.9872,50 -7,61 2135,00 -6,92 267

10,00 -6,22 4102,50 -7,61 2175,00 -6,92 344

10,00 -6,22 4022,50 -7,61 2115,00 -6,92 263

10,00 -6,22 359

5

20

40

038-1

038-2

038-3

038-1

XMdulo Dinmico

[MPa]ISOTERMASReferencia

038-3

038-2

038-3

038-1

038-2

MDULO DINMICO ELSTICO Vs. FRECUENCIA

100

1.000

10.000

100.000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Frecuencia [Hz]

MduloDinmico[MPa]

5C

20 C

40 C



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CURVA MAESTRA


Ts= Temperatura absoluta de referencia (Ts=TsC+273,15).

X = Parmetro de reduccin de la Curva Maestra.= factor de modificacin en funcin de la temperatura.

f = frecuencia de la prueba en Hz.T= Temperatura absoluta de la prueba (T=TC+273,15).

=

s

4T T

1

T

1102,52

f)(X LnT += T

CURV A M A E S T RA

100

1.000

10.000

100.000

- 9 - 8 - 7 - 6 - 5 - 4 - 3 - 2 - 1 0 1 2 3 4 5 6

M

duloD

inm

ico

[M

Pa]

f)(X LnT +=


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Ley de Fatiga (NAT)

TEMP. FREC.

[C] [Hz] [ k P a ] [ M P a ]

1 20 2,5 600 1.861 661 207

2 20 2,5 500 2.046 501 243

15 20 2,5 450 2.568 359 1.09014 20 2,5 400 2.849 288 1.257

13 20 2,5 350 2.608 275 2.261

17 20 2,5 300 3.073 200 6.670

18 20 2,5 250 3.652 140 14.083

16 20 2,5 200 3.219 127 47.911

--

MUESTRA fNmax,xmeSmax,x

[ ]

: Relacin de Poisson's asumida como 0,35

: Mdulo Dinmico Elstico bajo un esfuerzo controlado de

: Esfuerzo mximo de tensin aplicado en el centro de la muestra

: Deformacin horizontal mxima de tensin en el centro de la muestra

000.1)31(

max,

max,

+

=

me

x

x

s

max,x

max,x

meS


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Bases estabilizadas y pruebas dinámicasV1

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