PRIMER EXAMEN DE PRACTICAS DE CAMINOS 2

Diseñe el proceso constructivo a seguir el terraplén con la geometría indicada para 1 Km. de longitud, si se piensa utilizar para el trabajo material de corte de una ladera ubicada a una distancia de 530 m. El cual presento en los ensayos de mecánica de suelos las características indicadas en las tablas siguientes.

DENSIDAD DE CAMPO MEDIANTE ENSAYO DEL CONO DE ARENADensidad de la arena calibradaVolumen del conoPeso de la muestra extraídaPeso de la arena + cono (inicial)Peso de la arena + cono (final)Peso de la cápsula mas suelo húmedoPeso de la cápsula mas suelo secoPeso de la cápsula

1.55 gr/cm3994.7 cm31562.9 gr.7061.3 gr.4315.8 gr.508.5 gr.486.9 gr.177.4 gr.

ENSAYO DE PROCTOR 1 2 3 4 5Peso de suelo húmedo + molde (gr.) 11103 11372 11525 11503 11434Cápsula Nro. A S C G TPeso de cápsula 147 146.4 145.6 141.3 146.2Peso de la cápsula mas suelo húmedo gr. 309.3 325.9 324.6 335.9 343

Peso de la cápsula mas suelo seco gr. 298.6 311.6 308.2 315.8 320.1

Características del molde de ensayo

Peso en gr. 6583 6583 6583 6583 6583

Capacidad cm3. 2105 2105 2105 2105 2105

Sugerencia : Para mayor precisión en sus resultados aproxime la curva de compactación a una función de la forma y=ax4 + bx3 + cx2 + dx + e.

El material sufre esponjamiento del 13 % al ser extraido de su estado naturalEl material se compacta en capas de 20 cm. De material suelto.

CARACTERÍSTICAS DEL TERRAPLEN

CARACTERÍSTICAS DE LA MAQUINARIA

VOLQUETES- Caoacidad : 7 m3.- Velocidad volquete cargado : 30 Km/h.- Velocidad volquete descargado : 65 Km/h.- Tiempo en cuadrar bajo pala : 1 min. 30 seg.- Tiempo descarga : 50 seg.

CAMION CISTERNA- Capacidad : 4.5 m3.- Ancho aspersor : 3m.

PALA MECANICA- Capacidad : 2.8 m3.- Eficiencia mecánica : E=0.8- Eficiencia del operador : K=0.9- Tiempo de excavar : 10 seg.- Tiempo de giro : 5 seg.- Tiempo descarga : 6 seg.- Tiempo de giro e inicio : 5 seg.

SE PIDE CALCULAR

Numero de volquetes para mover la tierra de la ladera.Numero de capas en el terraplén de material sueltoTasa de riego por capa del cisterna en gal./ m2.

SOLUCION 1. De los datos obtenidos en el ensayo de proctor se deberá calcular el contenido de humedad optimo y la densidad

máxima que se debe alcanzar en obra para esto se hace los siguientes cálculos2. Compactación

Contenido de húmeda de las cápsulas :

Peso especifico natural de las muestras :

Peso especifico seco de las muestras :

Con los datos obtenidos dibujamos la curva de compactación:

Los datos los ajustamos ala curva:

y=ax4 + b x3 + c x2 +d x + e

ENSAYO DE COMPACTACION

Determinación del contenido de húmeda:

Cápsula Nro. A S C G TPeso cápsula 147 146.4 145.6 141.3 146.2Peso de suelo húmedo + cápsula

309.3 325.9 324.6 335.9 343

Peso de suelo seco + cápsula

298.6 311.6 308.2 315.8 320.1

Peso agua 10.7 14.3 16.4 20.1 22.9Peso de suelo seco 151.6 165.2 162.6 174.5 173.9Contenido de humedad %

7.06 8.66 10.09 11.52 13.17

Determinación de la Densidad seca:

Contenido de humedad 7.06 8.66 10.09 11.52 13.17Peso de suelo + molde 11103 11372 11525 11503 11434Peso del molde 6583 6583 6583 6583 6583Peso del suelo en el molde

4520 4789 4942 4920 4851

Densidad humeda 2.12 2.25 2.32 2.31 2.27Densidad seca 1.98 2.07 2.10 2.07 2.01

y = 0.000873x4 - 0.034627x3 + 0.494742x2 - 2.996765x + 8.492722

a = 0.000873b =- 0.034627c = 0.494742d = - 2.996765e = 8.492722

Resolvemos la ecuacion de tercer grado

X1 = 13.201 No se ajusta a la curvaX2 = 10.071 Si se ajusta a la curvaX3 = 6.461 No se ajusta a la curva

X = 10.071 (C.H.O)

Calculo de dmax.

dmax = 2.102 gr./cm3. (suelo compactado en obra)

3. Determinación del grado de compactación en obra:

De los datos obtenidos en el ensayo del cono de arena se obtiene los datos para determinar la densidad que se obtiene en obra:

DENSIDAD DE CAMPO MEDIANTE ENSAYO DEL CONO DE ARENADensidad de la arena calibradaVolumen del conoPeso de la muestra extraídaPeso de la arena + cono (inicial)Peso de la arena + cono (final)Peso de la cápsula mas suelo húmedoPeso de la cápsula mas suelo secoPeso de la cápsula

1.55 gr/cm3994.7 cm31562.9 gr.7061.3 gr.4315.8 gr.508.5 gr.486.9 gr.177.4 gr.

Peso de la arena en el hoyo:

W = 7061.1-4315.8 = 2745.5 gr.

Volumen del hoyo + el cono:

Volumen del hoyo:

V = 1771.29-994.7 = 976.59 cm3

Densidad natural del suelo:

Contenido de humedad de obra:

w = 508.5-486.9 = 21.6 gr.

Peso especifico seco en obra:

Grado de compactación:

4. Conclusión:

Como resultado de los ensayos hechos en laboratorio y en campo se concluye :- el contenido de humedad optimo es 10.071%- La densidad seca máxima que se debe alcanzar en obra es 2.102 gr/cm3

- El contenido de humedad alcanzado en obra es 6.979 %- La densidad seca alcanzada en obra es 1.882 gr/ cm3- El grado de compactación es 88% esto quiere decir que la densidad seca máxima obtenida en obra es el

88 % de la densidad seca máxima alcanzada en el laboratorio.

5. Volumen de material requerido para la conformación del terraplen:Para obtener el volumen de material que se necesita para la conformación de terraplen es necesario tener en cuenta lo siguiente:

- Primero que el suelo se encuentra en estado natural o sin excavar en cantera .- Segundo al ser extraído este material de cantera pasaría a un estado suelto entonces aumentaría su

volumen por lo tanto es necesario multiplicar al suelo natural o sin excavar por un factor de expansión de suelo natural o sin excavar a suelo suelto.

- Tercero luego de tener el suelo en estado suelto este material pasa a ser compactado pasando a ser su volumen menor por lo tanto como en el caso anterior es necesario multiplicarlo por un factor de conversión de suelo en estado suelto a suelo en estado compactado.

Figura 2. Esquema general del razonamiento

- Volumen del terraplen:

Área de la sección transversal :

Longitud del terraplen : L = 1000 mts.Volumen del terraplen : Vs = A*L = 43.5*1000= 43500 m3 (Volumen del material necesario para la conformación del terraplen en estado compactado).Volumen de material suelto:Vc = Vs*fs-c , fs-c = 0.72 , entonces Vc = Vs*0.72=43500 m3, Vs = 60416.67m3 (volumen de material suelto que se necesita para la conformación del terraplen)

Volumen de material de cantera:Vs = Vn*fn-s , fn-s = 1.25, entonces Vs = Vn*1.25=60416.67m3, Vn =48333.36m3 (volumen de material natural o de cantera para la conformación del terraplen).

6. Numero de capas de 20cm

Para encontrar el numero de capas aplicamos un artificio el cual consiste en transformar la sección transversal del terraplen que es un trapecio en una sección rectangular esto para calcular con mayor facilidad el numero de capas a compactar.

Altura del terraplen en material suelto: h=3/0.72 = 4.2 mEntonces el numero de capas sera : N =4.2/0.2 = 21 capas.

7. Numero de volquetes a utilizar:

Volumen de material suelto

Vs = 60416.67m3

Tiempos variables del volquete:Tiempo de traslación del volquete cargado, t=63.6 sTiempo de traslación del volquete descargado, t=29.4s

Tiempos fijos del volquete:Tiempo de cuadrar el volquete bajo la pala, t=90s.Tiempo de descarga de material, t=50s.

Tiempo total

T= 63.6+29.4+90+50 = 233s (ciclo del volquete)

Rendimiento del volquete:

R volquete = o 5.6 m3/ciclo

Ciclo de operación de la pala

T = T excavar + t de giro + t descarga + t giro inicial = 26 sRendimiento de la pala :

o 2.52m3/ciclo

Numero de ciclos de la pala para llenar un volquete:

Nciclos = de 26s cada uno.

Tiempo que se demora la pala en cargar un volquete : 26*3 = 78s

Por lo tanto se necesitaran cinco volquetes para mover el material suelto de cantera a obra con una buena eficiencia

8.- Tasa de riego del cisterna

Tomamos en cuenta las siguientes consideraciones :- El enunciado del problema no nos dice que humedad tiene inicialmente el material de cantera es por ese

motivo que supondremos que el material esta seco.- El contenido de humedad optimo del material es de un 10.071% para que alcance su densidad máxima.- El volumen de material será el compactado es decir Vc= 43500 m3

Hallamos el peso del material compactado

W =Vc*1.882gr/cm3= 81867000Kg

Obtenemos el peso del agua

Ww=

Como la densidad del agua es 1000Kg/m3

Entonces tendré 8244.83 m3 de agua que voy a necesitar para el terraplen que en total harían 1833 cisternas de agua para todo el terraplen