UNIVERSIDAD DEL AZUAY FACULTAD DE CIENCIA Y...

Gordillo Granda; Navas Muñoz Granda; Navas Muñoz

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UNIVERSIDAD DEL AZUAY

FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA

ESUELA DE INGENIERÍA CIVIL

Análisis de la aplicación de la Norma ASTM D 6951-03 para

estimar el índice del CBR en un suelo de la ciudad de Cuenca

Trabajo de graduación previo a la obtención del título de:

INGENIERIA CIVIL CON ÉNFASIS EN GERENCIA DE CONSTRUCCIONES

Autores:

PEDRO AGUSTÍN GORDILLO GRANDA

SARA FERNANDA NAVAS MUÑOZ

Director:

ROLANDO ARMAS NOBOA

CUENCA, ECUADOR

2018

Gordillo Granda; Navas Muñoz

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1. DEDICATORIA

Agradezco a Dios y a la madre Dolorosa por no haberme desamparado en esta etapa

importante de mi vida, a mis padres Miriam y Rodrigo pilares fundamentales para

cumplir con cada una de las metas propuestas y brindarme su apoyo incondicional en los

buenos y malos momentos. Agradezco también a mis tíos, Berta, Janeth, Marcelo y

Freddy por sus consejos y confianza absoluta, sin dejar atrás a mis hermanos, Paúl,

Cristian, Felipe y Miguel quienes fueron mi ejemplo y motivación para seguir adelante

en los momentos difíciles.

Pedro Gordillo Granda

A Dios por ser mi guía, ser mi amigo incondicional y ser mi fortaleza en el camino de mi

vida.

A mi hija Sofía quien es mi inspiración y mi motor para terminar esta tesis, a mis padres,

Milton y Lourdes quienes me ayudaron a llegar a la meta que me propuse, por ser

seguidores de mi camino, por cultivar en mi muchos valores en especial la

responsabilidad y quienes me han brindado su apoyo a lo largo de mi vida estudiantil y a

mi esposo, Iván quien me ha brindado su apoyo en cada momento en especial su ayuda

incondicional para culminar esta tesis.

Para ustedes este logro.

Sara Navas Muñoz


iii

2. AGRADECIMIENTOS

A nuestro Director de tesis Ing. Rolando Armas Noboa por brindarnos su apoyo,

dedicarnos su tiempo y compartir sus conocimientos para finalizar nuestro trabajo de

titulación con éxito, agradecemos también al Ing. Jorge Sánchez por complementar con

sus experiencias a la realización de este trabajo.

A nuestro tribunal, Ing. Vladimir Carrasco e Ing. Juan Carlos Malo, por brindarnos su

tiempo y dedicación para la revisión de este proyecto, y para finalizar dar las gracias a

la Universidad por facilitarnos los equipos necesarios para la realización de los ensayos.


iv

TABLA DE CONTENIDO

DEDICATORIA .............................................................................................................. ii

AGRADECIMIENTOS ................................................................................................. iii

TABLA DE CONTENIDO ............................................................................................. iv

ÍNDICE DE TABLAS ..................................................................................................... vi

ÍNDICE DE FIGURAS ................................................................................................... vi

ÍNDICE DE ANEXOS .................................................................................................. vii

RESUMEN .................................................................................................................... viii

ABSTRAC ........................................................................................................................ ix

1. CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN .......................................................................... 1

1.1. Antecedentes ...................................................................................................... 1

1.2. Problemática ....................................................................................................... 1

1.3. Justificación........................................................................................................ 2

1.4. Objetivo general ................................................................................................. 2

1.5. Objeticos específicos .......................................................................................... 2

1.6. Alcances y resultados esperados ........................................................................ 3

2. CAPÍTULO 2: MARCO TEÓRICO....................................................................... 4

2.1. Ensayo de compactación .................................................................................... 4

2.2. Ensayo CBR (CALIFORNIA BEARING RATIO) ........................................... 9

2.2.1. Descripción del equipo ............................................................................... 10

2.3. Ensayo del Cono de Penetración Dinámico (DCP).......................................... 15

2.3.1. DCP según la norma ASTM D 6951-03 .................................................... 15

2.3.2. Descripción del equipo ......................................................................... 16

3. CAPÍTULO 3: MATERIALES Y MÉTODOS .................................................... 18


v

3.1. Zona de estudio ................................................................................................ 18

3.2. Recolección de muestras .................................................................................. 19

3.2.1. Ubicación de las Muestras ......................................................................... 20

3.3. Metodología para la obtención de las características físicas y mecánicas del

suelo 21

3.3.1. Límite líquido ............................................................................................. 21

3.3.2. Límite plástico ............................................................................................ 21

3.3.3. Ensayo de granulometría ............................................................................ 21

3.3.4. Ensayo Proctor modificado ........................................................................ 22

3.3.5. Ensayo CBR ............................................................................................... 22

3.3.6. Ensayo del Cono de Penetración Dinámico (DCP).................................... 22

4. CAPÍTULO 4: RESULTADOS Y ANÁLISIS ..................................................... 23

4.1. Propiedades físicas ........................................................................................... 23

4.1.1. Ensayo de los límites de consistencia ........................................................ 23

4.1.2. Ensayo de granulometría ............................................................................ 24

4.1.3. Calificación del método por el método AASHTO y SUCS ...................... 24

4.2. Propiedades mecánicas..................................................................................... 25

4.2.1. Ensayo de compactación Proctor modificado ............................................ 25

4.2.2. Ensayo CBR ............................................................................................... 25

4.2.3. Ensayo del Cono de Penetración Dinámico (DCP).................................... 26

4.2.4. Determinación del CBR estimado a partir del índice DCP obtenido en

campo 28

5. CAPÍTULO 5: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ......................... 30

6. BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................... 32


vi

3. ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 2.1 Valores de penetración y carga unitaria patrón. ............................................... 10

Tabla 3.1. Coordenadas del sitio de estudio. .................................................................... 19

Tabla 3.2. Coordenadas de las calicatas. .......................................................................... 20

Tabla 4.1. Resultados de los Límites de Consistencia ..................................................... 23

Tabla 4.2. Resultado del ensayo de granulometría. ......................................................... 24

Tabla 4.3. Resultados de la Densidad seca máxima y Humedad óptima del ensayo de

compactación.................................................................................................................... 25

Tabla 5.1. Resultados del CBR en laboratorio y mediante la expresión empírica. .......... 30

4. ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 2.1. Molde y pisón del ensayo Proctor. .................................................................. 5

Figura 2.2. Curva de compactación Proctor ....................................................................... 7

Figura 2.3. Molde y pisón del ensayo Proctor modificado. ............................................... 8

Figura 2.4. Prensa hidráulica y mecánica......................................................................... 11

Figura 2.5. Molde de metal. ............................................................................................. 12

Figura 2.6. Disco espaciador. ........................................................................................... 12

Figura 2.7. Martillo de compactación. ............................................................................. 13

Figura 2.8. Dispositivos para medir la expansión. ........................................................... 14

Figura 2.9. Curva DCP para diferentes capas de suelo. ................................................... 15

Figura 2.10. Esquema del dispositivo DCP. .................................................................... 17

Figura 3.1. Zona de estudio. ............................................................................................. 18

Figura 3.2. Representación planimétrica del sitio de estudio........................................... 20

Figura 4.1. Profundidades del ensayo DCP. ................................................................... 27


vii

5. ÍNDICE DE ANEXOS

ANEXO 1. ENSAYOS DE LOS LÍMITES DE CONSISTENCIA. ................................... 34

ANEXO 2. ENSAYO GRANULOMETRÍA ....................................................................... 38

ANEXO 3. ENSAYO DE COMPACTACIÓN PROCTOR MODIFICADO ..................... 42

ANEXO 4. ENSAYO CALIFORNIA BEARING RATIO (CBR) ...................................... 46

ANEXO 5. ENSAYO DEL CONO DE PENETRACIÓN DINÁMICO (DCP) ................. 54


viii

6. RESUMEN


ix

7. ABSTRACT


1

Gordillo Granda Pedro Agustín

Navas Muñoz Sara Fernanda

Trabajo de Grado

Dr. Rolando Armas Noboa

Análisis de la aplicación de la Norma ASTM D 6951-03 para

estimar el índice del CBR en un suelo de la ciudad de Cuenca

CAPÍTULO 1

1. INTRODUCCIÓN

1.1. Antecedentes

Durante el año de 1929 se desarrolló la prueba del CBR (California Bearing Ratio) para

la obtención de la resistencia a la penetración del suelo en laboratorio, con el propósito

de utilizar este parámetro del suelo en el diseño de pavimentos. Este ensayo, llevado

también al campo mediante el uso de un equipo portátil, es complicado y requiere de una

gran cantidad de trabajo y tiempo.

Por otro lado, en el año de 1956, en Australia, se desarrolla el Cono Dinámico de

Penetración (DCP, por sus siglas en inglés), que en sus comienzos consistía en un

martillo con masa de 9 kg (20 lbs), una caída libre de 508 mm (20’’) y la punta del cono

de 30° con respecto a la horizontal. El desarrollo de este ensayo en campo continuó por

Sudáfrica y en el año de 1970 se normalizó con una masa de 8 kg (17.6 lbs), altura de

caída libre de 575 mm (22.6”) y la punta del cono de 60° con respecto a la horizontal.

1.2. Problemática

Mediante el ensayo DCP realizado en campo, según la norma ASTM D 6951-03, se

podrá reducir costo, tiempo y recursos mecánicos y humanos, en la determinación del


2

índice de CBR de campo, aplicando las expresiones empíricas, dadas y recomendadas

por el Cuerpo de Ingenieros de los Estados Unidos, que aparecen en la referida Norma.

1.3. Justificación

Ante la realidad de que el ensayo de CBR en campo requiere mayor esfuerzo y tiempo

que el ensayo del DCP para determinar la capacidad portante de la subrasante de

carreteras, se propone en este trabajo analizar la norma ASTM D 6951-03, verificar la

confiablidad de los resultados y determinar una correlación entre ambos, a fin de hacer

más económicos los estudios geotécnicos requeridos en el diseño de pavimentos.

1.4. Objetivo general

Estimar el índice de CBR en el campo a partir de los resultados obtenidos con el Cono

de Penetración Dinámico (DCP) y utilizando las expresiones empíricas recomendadas en

la Norma ASTM D 6951-03 por el Cuerpo de Ingenieros de los Estados Unidos de

América.

1.5. Objeticos específicos

• Determinar el tipo de suelo según los ensayos de Granulometría y Plasticidad.

• Determinar la densidad seca máxima y la humedad óptima del suelo mediante el

ensayo Proctor Modificado.

• Determinar el índice CBR en laboratorio.

• Determinar el índice DCP [milímetro/golpes] en campo.

• Determinar el índice de CBR mediante la expresión empírica recomendada por la

ASTM D 6951-03.


3

1.6. Alcances y resultados esperados

• Determinar las características del suelo a analizar mediante los distintos ensayos.

• Determinar el valor de la densidad seca máxima y humedad óptima de las

diferentes muestras del suelo, mediante el ensayo Proctor Modificado.

• Determinar el índice de CBR en laboratorio.

• Determinar el índice de CBR en campo, aplicando las expresiones empíricas

recomendadas en la Norma ASTM D 6951-03, y compararlos con los resultados

obtenidos en el ensayo de CBR en laboratorio.


4

CAPÍTULO 2

2. MARCO TEÓRICO

En el desarrollo de este capítulo se describirá en qué consisten los ensayos de laboratorio

y campo necesarios para alcanzar los objetivos trazados.

2.1. Ensayo de compactación

Compactar es reducir el índice de poros o relación de vacíos del suelo por medios

mecánicos, con lo que se incrementa el valor de la densidad seca y, por tanto, la

resistencia del suelo.

En 1933, Ralph R. Proctor estableció un ensayo de compactación aplicando una

energía dinámica para su estudio de la compactación económica, con el fin de mejorar

las propiedades mecánicas del suelo. El ensayo consiste en dejar caer el pisón con un

número de golpes establecido sobre diferentes capas de suelo que se encuentran dentro

de un molde cilíndrico, para determinar la humedad óptima y densidad seca máxima del

suelo con una energía de compactación constante.

Las características del equipo están dadas por un molde cilíndrico de 101.6 mm (4”) de

diámetro y volumen de 943.3 𝑐𝑚3 (1/30 𝑝𝑖𝑒3 ); un pisón con peso de 2.5 kg (5.5 lbs) y

una altura de caída libre de 304.8 mm (12” = 1pie).𝑐𝑚3𝑝𝑖𝑒3


5

Figura 2.1. Molde y pisón del ensayo Proctor.

Fuente: Compactación de suelos (Armas Novoa, 2016).

La Energía de compactación (𝐸𝑐) aplicada por Proctor en el molde de 943.3 𝑐𝑚3 (1/30

𝑝𝑖𝑒3) con el pisón descrito, al compactar en 3 capas y dándole 25 golpes por capa viene

dada por la siguiente expresión:

𝐸𝑐 =𝑊×ℎ×𝑛×𝑁

𝑉 (Ecuación 1)

Ecuación de la Energía por unidad de volumen

𝐸𝑐 =5.5𝑙𝑏×1 𝑝𝑖𝑒×3×25

1

30𝑝𝑖𝑒3

= 12375𝑙𝑏−𝑝𝑖𝑒

𝑝𝑖𝑒3

Dónde:

▪ 𝑊= Peso del martillo (5.5𝑙𝑏)

▪ ℎ= Altura de caída libre (1 𝑝𝑖𝑒)

▪ 𝑛= Número de capas del suelo

▪ 𝑁= Número de golpes por capa

▪ 𝑉= Volumen del molde ( 1

30𝑝𝑖𝑒3 )

Al aplicar esta energía de compactación a un mismo suelo con varias humedades, se

obtienen valores diferentes de la densidad húmeda (𝜌𝑓) en el material compactado en el


6

molde. Conocidos estos valores, se puede calcular la densidad seca (𝜌𝑑) utilizando la

siguiente expresión:

𝜌𝑑 =

𝜌𝑓

1+𝜔

(Ecuación 2)

Ecuación de la densidad seca del suelo

Dónde:

𝜔 = 𝑚𝑤𝑚𝑠

; 𝜌𝑓 =𝑚

𝑉 ; 𝜌𝑑 =

𝑚𝑠

𝑉

▪ 𝜌𝑑= Densidad seca del suelo

▪ 𝜌𝑓= Densidad húmeda del suelo

▪ 𝜔= Humedad

▪ 𝑚𝑤= Masa de agua

▪ 𝑚𝑠= Masa de sólidos

▪ 𝑚= Masa del suelo (sólidos + agua)

▪ 𝑉= Volumen del molde “Proctor”

Obtenidos los diferentes valores de la humedad y densidad seca para una misma energía

de compactación, son representados en una gráfica de (𝜌𝑑 vs 𝜔), como se muestra en la

Figura 2-2. La curva así obtenida se denomina “Curva de compactación Proctor”.


7

Figura 2.2. Curva de compactación Proctor


En la Figura 2.2 se muestra, que a medida que la humedad aumenta se obtienen

densidades secas mayores, debido a que el agua en los poros del suelo lubrica las

partículas, provocando un mejor reacomodo de éstas hasta un valor máximo. A partir de

ese momento el aumento de humedad impide que las partículas se unan por los espacios

ocupados por el agua. En esas condiciones el agua de los poros absorbe la energía de

compactación aplicada y, por tanto, la densidad seca disminuye. La rama de aumento de

la densidad seca se denomina rama seca y la de descenso rama húmeda de la curva de

compactación.

Proctor definió como humedad óptima (𝜔ópt) a aquella con la que se obtiene la máxima

densidad seca (𝜌𝑑−𝑚𝑎𝑥 ), para la energía de compactación constante que tiene un valor

de:

𝐸𝑐 = 12375𝑙𝑏 − 𝑝𝑖𝑒

𝑝𝑖𝑒3

Esta prueba fue normada por la ASTM, como prueba para determinar las relaciones

entre la humedad, energía de compactación y la densidad seca, y se la conoce con el

nombre de “Proctor Estándar”.

El desarrollo de equipos de compactación en el campo llevó a obtener densidades secas

del suelo mayores que las del Proctor Estándar, debido a las exigencias en la


8

construcción de pistas de aterrizaje y presas de tierra altas. Es por ello que, para estudiar

en el laboratorio a la compactación de ciertos tipos de obra, se ideó la prueba de

compactación “Proctor Modificado”, basándose en el mismo principio o mecanismo de

aplicación de la energía de compactación.

Como resultado se cambian las características del pisón en cuanto a peso y altura de

caída, número de capas, número de golpes por capa, dando por resultado una energía de

56250𝑙𝑏−𝑝𝑖𝑒

𝑝𝑖𝑒3 , de acuerda a la Figura 3 y a la Ecuación 1.

𝐸𝑐 =𝑊×ℎ×𝑛×𝑁

𝑉 =

10𝑙𝑏×1.5 𝑝𝑖𝑒×5×251

30𝑝𝑖𝑒3

= 56250𝑙𝑏−𝑝𝑖𝑒

𝑝𝑖𝑒3

Figura 2.3. Molde y pisón del ensayo Proctor modificado.


Como se puede apreciar, el valor de la energía de compactación del Proctor Modificado

es 4.55 veces la energía del Proctor Estándar.

De acuerdo con las especificaciones para la prueba del Proctor Estándar (basada en la

ASTM 698-91) y la prueba del Proctor Modificado (basada en la ASTM 1557-91) es

posible variar el volumen del molde, el número de capas y el número de golpes por capa,

pero siempre manteniendo para la prueba del Proctor Estándar el pisón pequeño y para

la prueba del Proctor Modificado el pisón grande.


9

2.2. Ensayo CBR (CALIFORNIA BEARING RATIO)

El ensayo de CBR se propuso en el año de 1929 por los Ingenieros T.E. Stanton y O. J.

Porter, del Departamento de Carreteras de California, pero no fue aceptado por la

American Starndard for Testing and Materials (ASTM), como norma técnica, hasta el

año de 1964.

Según expresa Joseph E. Bowles en su Manual de Laboratorio de Suelos de Ingeniería

Civil, “El ensayo CBR mide la resistencia a corte de un suelo bajo condiciones de

humedad y densidad controladas. El número CBR (o simplemente CBR) se obtiene

como la relación de la carga unitaria (𝑙𝑏/𝑝𝑢𝑙𝑔2) necesaria para lograr una cierta

profundidad de penetración del pistón (con área de 19.4 𝑐𝑚2) dentro de la muestra

compactada a un contenido de agua y densidad dada, con respecto a la carga unitaria

patrón requerida para obtener la misma profundidad de penetración de una muestra

estándar de material triturado”. Ver ecuación 3:

%CBR= Carga unitaria del ensayo

Carga unitaria patrón∗ 100 (Ecuación 3)

Ecuación para determinar el % CBR

De esta ecuación se puede ver que el número de CBR es un porcentaje de la carga

unitaria patrón. En la práctica el símbolo de porcentaje se quita y la relación se presenta

simplemente como un número entero.

El CBR se define para la carga en la que se alcanza una penetración de 0.1”, ósea, para

la carga unitaria patrón de 1000 lb/ pulg².

Los valores de carga unitaria patrón propuesto por la ASTM se muestra en la Tabla 2-1:


10

Tabla 2.1 Valores de penetración y carga unitaria patrón.

Fuente: Manual de Laboratorio de Suelos. (Bowles, 1981).

2.2.1. Descripción del equipo

El ensayo CBR requiere de equipos y elementos que se encuentran especificados y

normados en la American Starndard for Testing and Materials 1883 (ASTM).

1. Prensa similar a las usadas en ensayos de compresión. El pistón se aloja en

el cabezal.

El desplazamiento entre la base y el cabezal se debe poder regular a una

velocidad uniforme de 1,27 mm (0.05") por minuto. La capacidad de la

prensa y su sistema para la medida de carga debe ser de 44.5 kN (10000lbf)

o más y la precisión mínima en la medida debe ser de 44 N o menos. Ver

Figura 2.4

Penetración

(pulg)

Carga

unitaria

patrón

(lb/pulg²)

Carga

unitaria

patrón

(MPa)

0.1 1000 6.9

0.2 1500 10.3

0.3 1900 13

0.4 2300 16

0.5 2600 18


11

Figura 2.4. Prensa hidráulica y mecánica.

Fuente: Métodos de muestreo y Pruebas de materiales (Secretaria de Comunicaciones y transporte,

2013).

2. Molde de metal, cilíndrico, de 152,4 mm ± 0.66 mm (6 ±0.026") de

diámetro interior y de 177,8 ± 0.66 mm (7 ± 0.026") de altura, provisto de

un collarín suplementario de 51 mm (2.0") de altura y una placa de base

perforada de 9.53 mm (3/8") de espesor. Las perforaciones de la base no

excederán de 1,6 a 2 mm de diámetro. La base se deberá poder ajustar a

cualquier extremo del molde. Ver Figura 2.5


12

Figura 2.5. Molde de metal.

Fuente: Métodos de muestreo y pruebas de materiales (Secretaria de Comunicaciones y transporte,

2013).

3. Disco espaciador, circular, de metal, de 150.8 mm de diámetro y de 50.8 mm

(2") de espesor. Ver Figura 2-6

Figura 2.6. Disco espaciador.


2013).


13

4. Martillo de compactación

Figura 2.7. Martillo de compactación.


2013).

5. Aparato medidor de expansión compuesto por:

- Una placa de metal perforada, por cada molde, de 149.2 mm (5 7/8") de

diámetro, cuyas perforaciones no excedan de 1,6 mm (1/16") de diámetro.

Estará provista de un vástago en el centro con un sistema de tornillo que permita

regular su altura. Ver Figura 2.8 (b)

- Un trípode cuyas patas puedan apoyarse en el borde del molde, que lleve

montado y bien sujeto en el centro un dial (deformímetro), cuyo vástago coincida

con el de la placa, de forma que permita controlar la posición de éste y medir la

expansión, con aproximación de 0.025 mm (0.001"). Sobrecargas metálicas, unas

diez por cada molde, una anular y las restantes ranuradas, con peso de 2,27 Kg (5


14

lb) cada una, 149.2 mm de diámetro exterior y la anular con 54 mm de diámetro

en el orificio central. Ver Figura 2.8(a)

Figura 2.8. Dispositivos para medir la expansión.


2013).

6. Pistón de penetración, cilíndrico, metálico de 49.6 mm de diámetro (1,95"),

área de 19.35 cm² (3 pulg²) y con longitud necesaria para realizar el ensayo

de penetración con las sobrecargas precisas. Ver Figura 2.4

7. Dos diales (deformímetros) con recorrido mínimo de 25 mm (1") y

divisiones en 0.025 mm (0.001"), uno de ellos provisto de una pieza que

permita su acoplamiento en la prensa para medir la penetración del pistón en

la muestra. Ver Figura 2.4

8. Tanque, con capacidad suficiente para la inmersión de los moldes en agua

9. Balanzas, una de 20 kg de capacidad, y otra de 1000 g, con sensibilidades de

1g y 0.1 g respectivamente

10. Filtro de papel

a

)

b)


15

2.3. Ensayo del Cono de Penetración Dinámico (DCP).

Fue desarrollado por A.J. Scala en 1956, para evaluar la resistencia del suelo in-situ en

materiales inalterados y materiales compactados. Este ensayo esta normado por la

ASTM D 6951-03.

Según Viscarra,(2006), el DCP es un equipo para el fácil uso en el diseño de pavimentos

que permite obtener e identificar las diferentes capas de suelo dentro del material

analizado, observando un cambio de pendiente como se muestra en la Figura 2-9. Está

pendiente mientras más pronunciada sea, indicará una menor resistencia del suelo.

Además, es un equipo que arroja resultados de manera inmediata en el lugar de la

ejecución de obra, sin tener que pasar por un proceso complejo en el que se invierta gran

cantidad de tiempo para obtener resultados similares.

Figura 2.9. Curva DCP para diferentes capas de suelo.

Fuente: El Cono Dinámico de Penetración y su aplicación en la evaluación de suelos (Viscarra,

2006)

2.3.1. DCP según la norma ASTM D 6951-03

Es un instrumento que mide la penetración de la varilla 1 m (39.2’’) de longitud por

efecto de los golpes dados por el martillo de 8 kg en un suelo inalterado o en materiales

compactados.


16

Mediante este ensayo se obtiene los cambios de densidades en un espesor de suelo y por

ello se puede definir los espesores de dichas capas o estratos, dando una idea de la

resistencia a la penetración “in situ”. Con los resultados de la aplicación de este ensayo

se han generado expresiones empíricas para el estimado del CBR en campo, sin requerir

la realización del ensayo CBR en laboratorio, mucho más compleja en cuanto a tiempo,

equipo y costo.

Usos del DCP:

✓ Obtención del % CBR in-situ mediante una relación empírica.

✓ Aplicación en construcciones horizontales, tales como pavimentos y losas

de piso.

✓ Evalúa las propiedades de los materiales a 1 m bajo la superficie.

✓ Estima las características de la resistencia de suelo de grano fino y

grueso, materiales de construcción y materiales débiles modificados o

estabilizados.

✓ Estima la resistencia in-situ de materiales que se encuentran por debajo

de una capa altamente estabilizada.

Los datos se registran por la cantidad de golpes y la penetración de la varilla, que podrán

variar dependiendo de la resistencia del suelo; para materiales suaves luego de un

impacto, 5 impactos para materiales normales y 10 impactos para materiales resistentes.

2.3.2. Descripción del equipo

Ver Figura 2.10

Martillo de 8 kg (17.6 lbs) o 4.6 kg (10.1 lbs), el cual se desliza por una altura fija de

575 mm (22.6’’) hasta el yunque de acople.

Varilla de acero de 16 mm (5/8’’) de diámetro.

Accesorio opcional para la medir la penetración de la punta del DCP, que está sujeta a la

barra de deslizamiento del mazo.


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Punta cónica reutilizable o desechable, con un ángulo de 60° con respecto al suelo y

diámetro en la base del cono de 20 mm (0.79’’).

Figura 2.10. Esquema del dispositivo DCP.

Fuente: Norma ASTM D 6951-03 (ASTM, 2003).


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CAPÍTULO 3

3. MATERIALES Y MÉTODOS

3.1. Zona de estudio

• Ubicación política

• País: Ecuador

• Provincia: Azuay

• Cantón: Cuenca

• Parroquia: Sayausí

• Sector: Río Amarillo

Figura 3.1. Zona de estudio.

Fuente: Google Earth Pro.

• Ubicación Geográfica

Zona: 17M


19

Tabla 3.1. Coordenadas del sitio de estudio.

X (Este) Y (Norte)

P1 716742.69 9681208.06

P2 716753.19 9681230.75

P3 716762.47 9681226.45

P4 716751.42 9681205.89

Fuente: Autores

Los puntos registrados en la Tabla 3.1 se exponen en la Figura 3.2, los que corresponden

a la delimitación del terreno.

3.2. Recolección de muestras

El material que se estudiará será extraído de 4 puntos diferentes a una profundidad de

1.50 m con respecto a la superficie del terreno, tomando en cada uno de ellos 2 muestras

representativas, de 50 kg de material, que se ensayarán en el laboratorio para identificar

sus características físicas y mecánicas. De igual forma el ensayo en campo se realizará

en los diferentes puntos del terreno que se encuentran detallados en la Figura 3.2.


20

Figura 3.2. Representación planimétrica del sitio de estudio.

Fuente: Autores

3.2.1. Ubicación de las muestras

Tabla 3.2. Coordenadas de las calicatas.

CALICATA X (Este) Y (Norte)

C1 716746.95 9681211.79

C2 716753.69 9681226.27

C3 716758.31 9681224.34

C4 716751.10 9681210.13

Elaboración: Propia


21

3.3. Metodología para la obtención de las características físicas y mecánicas del

suelo

Para la obtención de las características físicas y mecánicas del suelo estudiado se

aplicarán las Normas Ecuatorianas existentes y de obligatorio cumplimiento. En el caso

en que no se use la Norma Ecuatoriana se utiliza las Normas Internacionales de la

ASTM.

3.3.1. Límite líquido

Para la obtención del límite líquido se utiliza las Normas:

INEN 688 1982-05: Mecánica de suelos. Preparación de muestras alteradas para

ensayos.

INEN 692 1982-05: Mecánica de suelos. Determinación del límite líquido y límite

plástico.

3.3.2. Límite plástico

Para la obtención del límite plástico se utiliza las Normas:

INEN 688 1982-05: Mecánica de suelos. Preparación de muestras alteradas para

ensayos.

INEN 692 1982-05: Mecánica de suelos. Determinación del límite líquido y límite

plástico.

3.3.3. Ensayo de granulometría

Mediante este ensayo se determina el tamaño de las partículas de cada muestra obtenida

en campo, estas son expresadas en el porcentaje correspondiente al peso total seco

obtenido por el método de cribado (tamizado). El ensayo se lo realiza siguiendo el

procedimiento de la norma ASTM D 422-63.


22

3.3.4. Ensayo Proctor modificado

Para la determinación de la humedad óptima y la densidad seca máxima del ensayo de

compactación Proctor Modificado, teniendo en cuenta el tamaño máximo de las

partículas del suelo estudiado, se aplicó la Norma ASTM 1557-91, Método A, que

también se encuentra descrita en el libro Fundamentos de Ingeniería Geotécnica, de

Braja Das, página 61, editado por Thomson and Learning, en el año 2015, en México.

3.3.5. Ensayo CBR

Para la realización del Ensayo se aplica la Norma ASTM D 1883-07.

El CBR se obtiene con la penetración del émbolo en la superficie del suelo compactado

en el molde correspondiente de ensayo, en condición de sumergido durante 4 días (96

horas) y sin inmersión durante el mismo período.

Los resultados, como es lógico, difieren.

3.3.6. Ensayo del Cono de Penetración Dinámico (DCP)

Para la determinación del índice de DCP en el campo se utiliza la norma ASTM D 6951-

03, con las especificaciones detalladas en el punto 2.3.2 del capítulo 2 de este trabajo.


23

CAPÍTULO 4

4. RESULTADOS Y ANÁLISIS

Los informes que se presentan en este capítulo muestran los resultados de las

propiedades físicas y mecánicas del suelo, de cada una de las muestras obtenidas en el

sitio de estudio.

4.1. Propiedades físicas

4.1.1. Ensayo de los límites de consistencia

En la Tabla 4-1 se presentan los resultados del Limite Líquido, Limite Plástico e Índice

de Plasticidad de cada calicata. Con estos valores se determinó la plasticidad del suelo,

siendo un criterio fundamental para clasificarlo. En el Anexo 1 se detalla la forma en la

que se obtuvieron los resultados y sus respectivas gráficas.

Tabla 4.1. Resultados de los Límites de Consistencia

Fuente: Autores

Como se observa, el material estudiado presenta alta plasticidad, al obtener valores del

límite líquido mayores al 50% se trata de un suelo arcilloso.

Índice de

plasticidad (%)

56.85

51.49

51.32

34.14

Promedio 73.43 24.98

22.9

80.69 29.2

79.62 28.3

53.64 19.5

3

4

79.75

CALICATA Limite líquido (%) Limite plástico (%)

1

2

48.45


24

4.1.2. Ensayo de granulometría

Según los ensayos realizados en el laboratorio, prácticamente el 100% del material

ensayado pasa el tamiz N°4 (96%), por lo que se trata de un suelo constituido por

arcillas, limos y arenas, sin contenido de fino. Por ello estamos en presencia de suelos de

baja capacidad portante. Los resultados de los ensayos realizados en sus respectivos

modelos se presentan en el Anexo 2.

Tabla 4.2. Resultado del ensayo de granulometría.

Fuente: Autores

4.1.3. Calificación del método por el método AASHTO y SUCS

Partiendo de los resultados de límites de consistencia y granulometría y utilizando la

tabla 2.4 y la ecuación 2.30 y 2.31 para el Índice de Grupo del libro “Fundamentos de la

Ingeniería Geotécnica”, de Braja M. Das, resulta que nuestro suelo clasifica por el

Sistema de la American Association of State Highway and Transportation Officials

(AASHTO) como A-7-6 (suelo arcilloso, con valores de mediano a pobre cuando se

utiliza como subrasante de carretera).

Con los mismos resultados, pero utilizando el Sistema Unificado de Suelos (SUCS)

ideado por Arthur Casagrande, que aparece en el libro de Fundamentos de la Ingeniería

Geotécnica de Braja M. Das en las páginas 39 a 44, nuestro suelo clasificó como CH

(arcilla densa arenosa).

Pulgada mm Pulgada mm Pulgada mm Pulgada mm

1/2 12.5 100 1/2 36.5 100.0 1/2 60.5 100.0 1/2 84.5 98.3

No.4 9.5 99.7 No.4 9.5 99.9 No.4 9.5 99.8 No.4 9.5 96.1

No.8 4.75 99.4 No.8 4.75 99.6 No.8 4.75 99.2 No.8 4.75 94.9

No.10 2 99.3 No.10 2 99.4 No.10 2 99.0 No.10 2 94.7

No.16 0.85 98.7 No.16 0.85 98.8 No.16 0.85 98.2 No.16 0.85 93.8

No.30 0.6 97.7 No.30 0.6 97.7 No.30 0.6 96.9 No.30 0.6 92.3

No.40 0.425 97.0 No.40 0.425 96.9 No.40 0.425 96.1 No.40 0.425 91.4

No.50 0.25 96.0 No.50 0.25 96.0 No.50 0.25 95.2 No.50 0.25 90.6

No.100 0.15 93.9 No.100 0.15 93.8 No.100 0.15 92.9 No.100 0.15 88.7

No.200 0.075 91.7 No.200 0.075 91.7 No.200 0.075 90.3 No.200 0.075 86.3

CALICATA 3 CALICATA 4TAMIZ

% PasanteTAMIZ

% PasanteTAMIZ

% PasanteTAMIZ

% Pasante

CALICATA 1 CALICATA 2


25

4.2. Propiedades mecánicas

4.2.1. Ensayo de compactación Proctor modificado

Los valores de humedad óptima y densidad seca máxima que se presentan en la Tabla 4-

6, fueron obtenidos después de realizar 5 puntos con diferentes humedades en cada

muestra. Estos valores se pueden observar en el Anexo 3 con sus respectivas curvas de

compactación Proctor.

Tabla 4.3. Resultados de la Densidad seca máxima y Humedad óptima del ensayo de compactación.

Fuente: Autores

4.2.2. Ensayo CBR

De los resultados de las propiedades físicas del material estudiado (granulometría y

plasticidad) hemos decidido unir el material de las 4 calicatas para determinar el índice

de CBR en condiciones sumergidas y no sumergidas. En la Tabla 4-4 se muestran los

valores de CBR partiendo de 0.1” (2.25 mm).

Como se observan los valores de CBR en condiciones sumergidas son nulos,

coincidiendo con la consistencia blanda que mostraron los cilindros sumergidos durante

4 días y ensayados con el equipo de penetración. En contraposición los valores del

índice de CBR no sumergido son altos.

4 1.74 14.6

Promedio 1.73 17

2 1.64 17.6

3 1.69 18.2

CALICATADensidad seca

máxima (g/cm3)

Humedad óptima

(%)

1 1.73 17.35


26

Tabla 4.4. Resultados del Índice CBR.

Fuente: Autores

4.2.3. Ensayo del Cono de Penetración Dinámico (DCP)

En cada una de las calicatas excavadas en el sitio de estudio se realizó, a la profundidad

de 1.50 m de la superficie, el ensayo del Cono de Penetración Dinámico, hasta una

profundidad de 2.50 m, obteniéndose resultados similares de penetración por cada golpe.

Molde golpe/capa % Humedad

Densidad

seca

(Kg/cm³)

Penetración

(pulg)%CBR

3 56 17.2 1554 0.1 0.3

7 56 18 1606 0.1 1.0

8 56 19.9 1551 0.1 0.3

4 56 17.5 1512 0.1 0.2

SUMERGIDO

Molde golpe/capa % Humedad

Densidad

seca

(Kg/cm³)

Penetración

(pulg)%CBR

4 56 13.85 1590.3 0.1 62

6 56 17.2 1568.3 0.1 50

5 56 14 1615.2 0.1 37

2 56 14.5 1591.3 0.1 37

NO SUMERGIDO


27

Figura 4.1. Profundidades del ensayo DCP.

Fuente: Autores

Por tanto, entre las profundidades de 1.50 m hasta 2.50 m de acuerdo con los resultados

obtenidos en este equipo que se muestra en sus respectivos modelos en el Anexo 5,

podemos mostrar la siguiente tabla resumen:

Tabla 4.5 Resultados del Índice DCP.

Fuente: Autores

0-700 27 0-700 27 0-700 31 0-700 30

700-999 26 700-999 25 700-999 26 700-999 26

Calicata 1 Calicata 2 Calicata 3 Calicata 4

Profundidad

(mm)

Índice del

DCP

(mm/golpe)

Profundidad

(mm)

Índice del

DCP

(mm/golpe)

Profundidad

(mm)

Índice del

DCP

(mm/golpe)

Profundidad

(mm)

Índice del

DCP

(mm/golpe)


28

4.2.4. Determinación del CBR estimado a partir del índice DCP obtenido en

campo

El ensayo del Cono de Penetración Dinámico define como índice DCP la relación entre

la penetración y el número de golpes, en unidades de milímetro/golpe. Con este valor

definido para un espesor de suelo y utilizando la expresión empírica mostrada en la

norma y recomendada por el Cuerpo de Ingenieros de la Armada de los Estados Unidos

se estima el valor “in- situ” en condición natural. La expresión mencionada está en

función del tipo de suelo según la Tabla 4-6.

Tabla 4.6. Expresiones empíricas recomendadas por el cuerpo de Ingenieros de la Armada de los

Estados Unidos.

Fuente: Norma ASTM D 6951-03 (ASTM, 2003).

De acuerdo con las características del suelo estudiado, clasificado como un suelo CH

(arcilla densa arenosa) la expresión particular que se utilizo es:

𝐶𝐵𝑅 = 1

0.002871 ∗ 𝐷𝐶𝑃

En la Tabla 4.7 se muestran los resultados del CBR estimado con dicha expresión

empírica para las 4 calicatas estudiadas, a partir de los valores del índice DCP obtenidos

en condición natural de campo.

Suelos granulares y cohesivos

CBR de suelos CL < 10 %

Suelos CH


29

Tabla 4.7. Resultados estimados del índice de CBR.

Fuente: Autores

0-700 27 13 0-700 27 13 0-700 31 11 0-700 30 12

700-999 26 13 700-999 25 14 700-999 26 13 700-999 26 13

Profundidad

(mm)

Indice del

DCP

(mm/golpe)

CBRProfundidad

(mm)

Indice del

DCP

(mm/golpe)

CBRProfundidad

(mm)

Indice del

DCP

(mm/golpe)

CBRProfundidad

(mm)

Indice del

DCP

(mm/golpe)

CBR

Calicata 1 Calicata 2 Calicata 3 Calicata 4


30

CAPÍTULO 5

5. CONCLUSIÓN Y RECOMENDACIÓN

CONCLUSIONES

Como se estableció en el título y el objetivo general de este trabajo, el interés principal

del mismo era comprobar si la expresión empírica recomendada en la Norma ASTM D

6951-03 puede ser aplicable en un suelo de la ciudad de Cuenca para estimar el índice de

CBR, en condiciones naturales de humedad y densidad existentes.

Aunque la Norma plantea que las expresiones empíricas recomendadas no establecen

una correlación directa con el valor de CBR de laboratorio en condición sumergida, se

decidió ampliar el trabajo para precisar la aplicación a ambas condiciones de sumergido

y no sumergido.

En la siguiente tabla se muestran los resultados del CBR obtenido en el laboratorio, en

condiciones sumergidas y no sumergidas y del CBR calculado a partir de la expresión

empírica recomendada por la Norma.

Tabla 5.1. Resultados del CBR en laboratorio y mediante la expresión empírica.

Fuente: Autores

En la misma se observa que los valores del CBR obtenidos en el laboratorio, en

condiciones sumergidas, son prácticamente nulos, por tratarse de un suelo de baja

capacidad portante, como son los suelos CH (arcilla densa arenosa), que en condiciones

de saturación elevada presentan consistencia “blanda”. Por ello se concluye que los

resultados del CBR mediante la aplicación del índice DCP y la expresión empírica

recomendada por la Norma no es aplicable para estimar el CBR en condición de

sumergido. Tampoco es aplicable a la condición de no sumergido, ya que la variación

CALICATA

1

2

3

4

0.3

1

0.3

CBR calculado por la

expres ión empírica:

CBR=1/(0.002871*DCP)

0.2 37 12

13

13

12

62

50

37

CBR en laboratorio

SUMERGIDO NO SUMERGIDO


31

de los resultados difieren entre un 300% y 400%, por lo que concluimos que dicha

expresión no es recomendable en el suelo estudiado para el número de ensayos

realizados.

RECOMENDACIÓN

De acuerdo a las conclusiones descritas es evidente recomendar la ejecución de trabajos

similares en otros sectores de la ciudad de Cuenca, con suelos menos arcillosos y en

condiciones de igual humedad y densidad, en campo y laboratorio.


32

6. BIBLIOGRAFÍA

Armas Novoa, R. (2016). Compactación de Suelos. La Habana, Cuba.

ASTM D 6951. (2003). Standard Test Method for Use of the Dynamic Cone

Penetrometer in Shallow Pavement Applications. ASTM International, West

Conshohocken, PA.

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of Laboratory-Compacted. ASTM International, West Conshohocken, PA.

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Aggregate Mixtures for Highway Construction Purposes. ASTM International,

West Conshohocken, PA.

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Test Sieves. ASTM International, West Conshohocken, PA.

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México: McGRAW-HILL.

Das, B. M. (2001). Fundamentos de Ingeniería Geotécnica. International Thomson

Editores, S.A. de C. V.

Home, H., & Kames, Lord. (2012). Métodos de muestreo y prueba de materiales.

México, 1–1011.

INEN. (1982). Mecánica de Suelos, Determinación del límite líquido, Método de

Casagrande. Norma Técnica Ecuatoriana, Instituto Ecuatoriano de Normalización,

Quito, Ecuador.

INEN. (1982). Mecánica de Suelos, Determinación del límite plástico. Norma

Técnica Ecuatoriana, Instituto Ecuatoriano de Normalización, Quito, Ecuador.

Kleyn, E. G. (1975). The Use of the Dynamic Cone Penetrometer (DCP). Transvaal

Provincial Administration, Sudáfrica.

Livneh, M., & Ishai, I. (1987). Pavement and Material Evaluation by a Dynamic

Cone Pentetrometer. Sixth International Conference, Structural Design of Asphalt


33

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Michigan.

Scala, A. (1956). Simple methods of flexible pavement design using cone

penetrometers.New Zealand Engineer,34-44

Sierra, J., & Sikaffy, O. (2016). Validación Del Método De Dcp Aplicado En

Campo En Relación Al Ensayo Cbr En Laboratorio. San José, Costa Rica.

Viscarra, F. (2006). El cono dinámico de penetración y su aplicación en la

evaluación de suelos.La Paz, Bolivia.

Webster, S. L., Grau, R. H., & Williams, T. P. (1992). Description and Aplication

of Dual Mass Dynamic Cone Penetrometer. US Army Corps of Engineers, USAE

Waterways Experiment Station, Geothecnical Laboratory, Vicksburg, Mississippi.


34

ANEXO 1. ENSAYOS DE LOS LIMITES DE CONSISTENCIA.

PUNTO 79.75

N° Golpes 22.9

N° Recipientes 73 3 74 16 54 64 63 36 28 75 56.9

Masa del recipiente (g) 6.32 6.88 6.84 6.74 6.2 6.28 6.66 6.23 6.17 6.21

Masa del recipiente +

Suelo húmedo (g)15.31 13.32 16.72 13.16 16.36 13.59 11.37 15.03 15.9 12.95


Suelo seco (g)11.53 10.61 12.44 10.37 11.92 10.39 9.25 11.06 11.31 9.79

Masa del agua (g) 3.78 2.71 4.28 2.79 4.44 3.2 2.12 3.97 4.59 3.16

Masa del suelo seco 5.21 3.73 5.6 3.63 5.72 4.11 2.59 4.83 5.14 3.58

Humedad (%) 72.6 72.7 76.4 76.9 77.6 77.9 81.9 82.2 89.3 88.3

Límite Líquido (Promedio)

N° Recipientes 21 25

Masa del recipiente (g) 6.18 6.71


Suelo humedo (g)7.51 8.43


Suelo seco (g)7.27 8.1

Masa del agua (g) 0.24 0.33

Masa del suelo seco 1.09 1.39

Humedad (%) 22.02 23.74

Límite Plástico (Promedio)

Ensayo: LÍMITES DE CONSISTENCIA Cal icata: 1

22.9

Índice Plasticidad (%)

72.6 76.6 77.7 82.0 88.8

LÍMITE PLÁSTICO

Límite Líquido (%)

42 32 27

Norma: INEN 688 Y 692 Profundidad: 1.50 m

LÍMITE LÍQUIDO

18 10 Límite Plástico (%)

51 2 3 4

79.75

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50

Hu

me

da

d (

%)

No. Golpes

Humedad vs No.Golpes


35

PUNTO 80.69

N° Golpes 29.2

N° Recipientes 40 16 10 29 69 88 65 58 50 5 51.4



Suelo húmedo (g)14.36 14.16 12.19 12.79 13.92 14.01 13.53 14.11 16.76 15.01


Suelo seco (g)11.23 10.9 9.63 9.98 10.8 10.79 10.47 10.7 11.8 11.09

Masa del agua (g) 3.13 3.26 2.56 2.81 3.12 3.22 3.06 3.41 4.96 3.92


Humedad (%) 71.0 70.9 74.2 74.7 78.6 78.5 84.3 84.8 89.5 88.9


N° Recipientes 19 18 1

Masa del recipiente (g) 30.95 30.54 31.48


Suelo humedo (g)32.53 32.72 32.85


Suelo seco (g)32.17 32.23 32.54

Masa del agua (g) 0.36 0.49 0.31

Masa del suelo seco 1.22 1.69 1.06

Humedad (%) 29.51 28.99 29.25


LÍMITE PLÁSTICO

29.2


70.9 74.5 78.6 84.6 89.2


43 35 28 19 10 Límite Plástico (%)

LÍMITE LÍQUIDO

1 2 3 4 5



80.69

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50

Hu

me

da

d (

%)

No. Golpes



36

PUNTO 79.62

N° Golpes 28.3

N° Recipientes 34 57 31 13 32 39 10 14 19 25 51.3



Suelo húmedo (g)13.96 12.68 15.98 12.9 18.43 17.95 15.53 19.15 15.15 22.1


Suelo seco (g)10.93 10.24 12.07 9.97 13.08 12.89 11.56 13.18 11.2 14.87

Masa del agua (g) 3.03 2.44 3.91 2.93 5.35 5.06 3.97 5.97 3.95 7.23


Humedad (%) 73.7 72.4 74.3 78.8 78.8 76.4 83.9 85.9 90.2 88.4





Suelo humedo (g)32.89 32.16 32.28


Suelo seco (g)32.59 31.8 31.97

Masa del agua (g) 0.3 0.36 0.31


Humedad (%) 26.55 27.91 30.39


LÍMITE PLÁSTICO

28.3


73.1 76.5 77.6 84.9 89.3



LÍMITE LÍQUIDO

1 2 3 4 5



79.62

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Hu

me

da

d (

%)

No. Golpes



37

PUNTO 53.64

N° Golpes 19.5

N° Recipientes 29 35 3 63 40 75 5 18 65 69 34.2



Suelo húmedo (g)14.73 15.09 14.54 14 15.34 13.96 16.62 14.57 16.99 19.78


Suelo seco (g)11.94 12.35 11.94 11.52 12.53 11.41 13 11.71 13.04 14.76

Masa del agua (g) 2.79 2.74 2.6 2.48 2.81 2.55 3.62 2.86 3.95 5.02


Humedad (%) 48.7 48.3 51.2 51.1 49.2 49.1 57.4 57.1 63.7 63.2





Suelo humedo (g)31.59 31.73 30.47


Suelo seco (g)31.39 31.56 30.31

Masa del agua (g) 0.2 0.17 0.16


Humedad (%) 21.51 17.89 19.05


LÍMITE PLÁSTICO

19.5


48.5 51.2 49.2 57.2 63.5



LÍMITE LÍQUIDO

1 2 3 4 5



53.64

0

10

20

30

40

50

60

70

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Hu

me

da

d (

%)

No. Golpes



38

ANEXO 2. ENSAYO GRANULOMETRIA

Pulgada mm Parcia l (g) Acum.(g)

3 75 _ _ 0 100

2 50 _ _ 0 100

1 1/2 37.5 _ _ 0 100

1 25 _ _ 0 100

3/4 19 _ _ 0 100

1/2 12.5 _ _ 0 100

No.4 9.5 2.65 2.65 0.3 99.7

No.8 4.75 2.74 5.39 0.6 99.4

No.10 2 0.97 6.36 0.7 99.3

No.16 0.85 5.47 11.83 1.3 98.7

No.30 0.6 9.65 21.48 2.3 97.7

No.40 0.425 6.6 28.08 3.0 97.0

No.50 0.25 8.86 36.94 4.0 96.0

No.100 0.15 20.01 56.95 6.1 93.9

No.200 0.075 20.16 77.11 8.3 91.7

Norma: ASTM D 422-63 Profundidad: 1.50 m

OBSERVACIONES:

% pasante tamiz No.200 91.7

TAMIZ Masa Retenida% Ret % Pasante

Masa seca antes del lavado (g) 930.57

Masa seca despues del lavado (g) 75.35

Masa que pasa tamiz No.200 (g) 855.22

Ensayo: ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO Cal icata: 1

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.01 0.1 1 10 100

(%)

Pa

sa

nte

Diámetro del tamiz (mm)

Curva Granulométrica


39


3 75 _ _ 0 100

2 50 _ _ 0 100

1 1/2 37.5 _ _ 0 100

1 25 _ _ 0 100

3/4 19 _ _ 0 100

1/2 12.5 _ _ 0 100

No.4 9.5 0.5 0.5 0.1 99.9

No.8 4.75 1.38 1.88 0.4 99.6

No.10 2 0.74 2.62 0.6 99.4

No.16 0.85 2.85 5.47 1.2 98.8

No.30 0.6 4.77 10.24 2.3 97.7

No.40 0.425 3.41 13.65 3.1 96.9

No.50 0.25 4.11 17.76 4.0 96.0

No.100 0.15 9.61 27.37 6.2 93.8

No.200 0.075 9.61 36.98 8.3 91.7

Profundidad: 1.50 m

Ensayo: ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO

OBSERVACIONES:

444.55

36.69

407.86

91.7

Norma: ASTM D 422-63

% Ret % PasanteTAMIZ Masa Retenida

Masa seca antes del lavado (g)

Masa seca despues del lavado (g)

Masa que pasa tamiz No.200 (g)

% pasante tamiz No.200

Cal icata: 2

0 %

10 %

20 %

30 %

40 %

50 %

60 %

70 %

80 %

90 %

100 %

0.01 0.1 1 10 100

(%)

Pa

sa

nte




40


3 75 _ _ 0 100

2 50 _ _ 0 100

1 1/2 37.5 _ _ 0 100

1 25 _ _ 0 100

3/4 19 _ _ 0 100

1/2 12.5 _ _ 0 100

No.4 9.5 1.73 1.73 0.2 99.8

No.8 4.75 5.44 7.17 0.8 99.2

No.10 2 1.83 9 1.0 99.0

No.16 0.85 6.84 15.84 1.8 98.2

No.30 0.6 11.8 27.64 3.1 96.9

No.40 0.425 7.56 35.2 3.9 96.1

No.50 0.25 7.76 42.96 4.8 95.2

No.100 0.15 20.36 63.32 7.1 92.9

No.200 0.075 23.5 86.82 9.7 90.3


OBSERVACIONES:







0 %

10 %

20 %

30 %

40 %

50 %

60 %

70 %

80 %

90 %

100 %

0.01 0.1 1 10 100

(%)

Pa

sa

nte




41


3 75 _ _ 0 100

2 50 _ _ 0 100

1 1/2 37.5 _ _ 0 100

1 25 _ _ 0 100

3/4 19 _ _ 0 100

1/2 12.5 11.38 11.38 1.7 98.3

No.4 9.5 15.24 26.62 3.9 96.1

No.8 4.75 8.15 34.77 5.1 94.9

No.10 2 1.77 36.54 5.3 94.7

No.16 0.85 5.84 42.38 6.2 93.8

No.30 0.6 10.24 52.62 7.7 92.3

No.40 0.425 6 58.62 8.6 91.4

No.50 0.25 5.53 64.15 9.4 90.6

No.100 0.15 12.99 77.14 11.3 88.7

No.200 0.075 16.37 93.51 13.7 86.3


OBSERVACIONES: Tamiz 1/2 retuvo material gueso con un peso de 11.38 g.







0 %

10 %

20 %

30 %

40 %

50 %

60 %

70 %

80 %

90 %

100 %

0.01 0.1 1 10 100

(%)

Pa

sa

nte




42

ANEXO 3. ENSAYO DE COMPACTACION PROCTOR MODIFICADO

3 21 1 7 10 11 17 18 13 19

30.78 31.49 31.49 29.43 30.61 30.74 30.47 30.53 30.06 30.96

75.55 64.15 65.63 75.68 80.25 71.67 58.24 58.79 62.23 73.47

71.75 61.39 61.98 70.85 74.01 66.73 53.12 53.65 55.65 64.91

9.28 9.23 11.97 11.66 14.38 13.73 22.60 22.23 25.71 25.21

1 2 3 4 5

4203 4203 4203 4203 4203

5820 5942 6049 6120 6017

1617 1739 1846 1917 1814

1.71 1.83 1.95 2.02 1.91

1.56 1.64 1.71 1.65 1.53

1.73

17.35

Ensayo: PROCTOR MODIFICADO

Norma: ASTM D 1557

Cal icata: 1

Profundidad: 1.50 m

Método: A

V. Molde: 947.87 cm3

No. Capas : 5

No.Golpes : 25

Determinación de las Dens idades

PUNTO

Masa del molde (g)

Masa molde+ suelo húmedo (g)

No. Recipiente

Masa recipiente (g)

Masa recipiente+ suelo húmedo (g)

Masa recipiente+suelo seco (g)

Humedad (%)

Humedad promedio (%) 9.25

Masa del suelo húmedo (g)

Dens idad Húmeda (g/cm3)

Dens idad Seca (g/cm3)

Dens idad seca máxima (g/cm3)

Humedad óptima

11.82 14.05 22.42 25.46

Determinación de los contenidos de Humedad

PUNTO 1 2 3 4 5

1.50

1.55

1.60

1.65

1.70

1.75

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00

Den

sid

ad

Sec

a (g

/cm

3)

Humedad Promedio (%)

Curva de Compactación


43

7 10 3 4 5 6 8 9 16 20

29.47 30.6 30.79 30.9 30.04 29.96 31.82 30.79 30.92 30.07

82.96 68.08 57.68 67.87 53.59 50.06 55.85 58.11 57.32 63.83

77.98 64.52 54.55 63.47 49.87 46.94 51.16 52.88 51.63 56.58

10.27 10.49 13.17 13.51 18.76 18.37 24.25 23.68 27.47 27.35

1 2 3 4 5

4203 4203 4203 4203 4203

5804 5929 6056 6043 5999

1601 1726 1853 1840 1796

1.69 1.82 1.95 1.94 1.89

1.53 1.61 1.64 1.57 1.49

1.64

17.60

Ensayo: PROCTOR MODIFICADO Cal icata: 2 Método: A No. Capas : 5

Norma: ASTM D 1557 Profundidad: 1.50 m V. Molde: 947.87 cm3 No.Golpes : 25


PUNTO 1 2 3 4 5


No. Recipiente

Masa recipiente (g)



Humedad (%)

Humedad promedio (%) 10.38 13.34 18.57 23.96 27.41


Humedad óptima

PUNTO

Masa del molde (g)





1.46

1.48

1.50

1.52

1.54

1.56

1.58

1.60

1.62

1.64

1.66

0 5 10 15 20 25 30

Den

sid

ad

Sec

a (g

/cm

3)




44

2 16 1 7 10 11 13 17 18 19

30.1 30.81 31.54 29.55 30.63 30.76 30.05 30.46 30.54 30.96

66.98 56.53 57.27 64.89 65.68 71.45 63 69.29 57.51 71.85

63.48 54.14 54.14 60.53 60.23 64.97 56.86 62.08 51.38 63.04

10.49 10.24 13.85 14.07 18.41 18.94 22.90 22.80 29.41 27.46

1 2 3 4 5

4203 4203 4203 4203 4203

5821 6000 6115 6111 6029

1618 1797 1912 1908 1826

1.71 1.90 2.02 2.01 1.93

1.55 1.66 1.70 1.64 1.50

1.69

18.20




PUNTO 1 2 3 4 5


No. Recipiente

Masa recipiente (g)



Humedad (%)



Humedad óptima

PUNTO

Masa del molde (g)





1.45

1.5

1.55

1.6

1.65

1.7

0 5 10 15 20 25 30

Den

sid

ad

Sec

a (g

/cm

3)




45

2 9 12 14 15 20 21 22 28 11

29.83 29.88 30.67 31.75 30.26 30.17 30.08 30.71 30.74 29.83

46.82 46.24 60.23 59.73 58.17 64.93 55.85 49.71 68.8 61.21

45.59 44.94 56.81 56.51 54.14 59.92 51.16 46.29 60.86 54.74

7.80 8.63 13.08 13.00 16.88 16.84 22.25 21.95 26.36 25.97

1 2 3 4 5

4203 4203 4203 4203 4203

5911 6092 6114 6120 6059

1708 1889 1911 1917 1856

1.80 1.99 2.02 2.02 1.96

1.67 1.76 1.73 1.66 1.55

1.74

14.60




PUNTO 1 2 3 4 5


No. Recipiente

Masa recipiente (g)



Humedad (%)



Humedad óptima

PUNTO

Masa del molde (g)





1.50

1.55

1.60

1.65

1.70

1.75

1.80

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00

Den

sid

ad

Sec

a (g

/cm

3)




46

ANEXO 4. ENSAYO CALIFORNIA BERING RATIO (CBR)

Constante 2.49397

Area del piston 2.98

Molde No. 5

No. de golpes por capa 56

PENETRACIÓN(pulg) CARGA DIAL

CARGA

UNITARIA

(lb/plg2)

CARGA

CORREGIDACARGA PATRÓN %CBR

0 0 0

0.025 38 94.8

0.05 85 212.0

0.075 122 304.3

0.1 150 374.1 374 1000 37.40

0.15 195 486.3

0.2 238 593.6 594 1500 39.60

0.25 277 690.8

0.3 310 773.1

0.4 370 922.8

0.5 425 1059.9

pulg²

NO SUMERGIDO

sENSAYO DE RELACIÓN DE SOPORTE DE CALIFORNIA (CBR)

NORMA: ASTM D1883-07

PENETRACIÓN

lb/pulg²

0

200

400

600

800

1000

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

CAR

GA

UN

ITA

RIA

(lb

/pul

g²)

PENETRACIÓN (pulg)


47

Constante 2.49397


Molde No. 4



CARGA

UNITARIA

(lb/plg2)

CARGA


0 0 0

0.025 8 20.0

0.05 120 299.3

0.075 200 498.8

0.1 260 648.4 648.4 1000 64.84

0.15 300 748.2

0.2 375 935.2 935.2 1500 62.35

0.25 420 1047.5

0.3 450 1122.3

0.4 490 1222.0

0.5 500 1247.0

NO SUMERGIDO

lb/pulg²

PENETRACIÓN



pulg²

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

CA

RG

A U

NIT

AR

IA 8

lb/p

ulg

²)

PENETRACIÓN (pulg)


48

Constante 2.49397


Molde No. 2



CARGA

UNITARIA

(lb/plg2)

CARGA


0 0 0

0.025 10 24.9

0.05 55 137.2

0.075 125 311.7

0.1 150 374.1 374.1 1000 37.41

0.15 200 498.8

0.2 265 660.9 660.9 1500 44.06

0.25 300 748.2

0.3 350 872.9

0.4 400 997.6

0.5 490 1222.0

pulg²

NO SUMERGIDO



PENETRACIÓN

lb/pulg²

0

200

400

600

800

1000

1200

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

CAR

GA

UN

ITA

RIA

(lb

/pu

lg²)

PENETRACIÓN (pulg)


49

Constante 2.49397


Molde No. 6



CARGA

UNITARIA

(lb/plg2)

CARGA


0 0 0

0.025 15 37.4

0.05 68 169.6

0.075 140 349.2

0.1 200 498.8 498.8 1000 49.88

0.15 265 660.9

0.2 320 798.1 798.1 1500 53.21

0.25 350 872.9

0.3 390 972.6

0.4 445 1109.8

0.5 490 1222.0

pulg²

NO SUMERGIDO



PENETRACIÓN

lb/pulg²

0

200

400

600

800

1000

1200

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

CAR

GA

UN

ITA

RIA

(lb

/pu

lg²)

PENETRACIÓN (pulg)


50

Constante 2.49397


Molde No. 7



CARGA

UNITARIA

(lb/pulg²)

CARGA


0 0 0

0.025 1 2.5

0.05 2.5 6.2

0.075 3 7.5

0.1 3 7.5 10 1000 1.00

0.15 4 10.0

0.2 5 12.5 18 1500 1.20

0.25 6 15.0

0.3 8 20.0

0.4 15 37.4

0.5 25 62.3

ENSAYO DE RELACIÓN DE SOPORTE DE CALIFORNIA (CBR)

s

SUMERGIDO

pulg²

lb/pulg²

PENETRACIÓN


0

10

20

30

40

50

60

70

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

CAR

GA

UN

ITA

RIA

(lb

/pul

g²)

PENETRACIÓN (pulg)


51

Constante 2.49397


Molde No. 4



CARGA

UNITARIA

(lb/plg2)

CARGA


0 0 0

0.025 0 0

0.05 0 0

0.075 0.5 1.25

0.1 0.8 2.00 2 1000 0.20

0.15 1 2.49

0.2 1.2 2.99 2.5 1500 0.17

0.25 1.2 2.99

0.3 1.5 3.74

0.4 1.8 4.49

0.5 2 4.99

pulg²

SUMERGIDO



PENETRACIÓN

lb/pulg²

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

Ce

rga

Un

itar

ia (

lb/p

ulg

²)

Penetración (pulg)


52

Constante 2.49397


Molde No. 3



CARGA

UNITARIA

(lb/plg2)

CARGA


0 0 0

0.025 0 0

0.05 0 0

0.075 0 0

0.1 1 2.49 2.5 1000 0.25

0.15 1 2.49

0.2 1.5 3.74 5 1500 0.33

0.25 2 4.99

0.3 2 4.99

0.4 2 4.99

0.5 3 7.48

ENSAYO DE RELACIÓN DE SOPORTE DE CALIFORNIA (CBR)NORMA: ASTM D1883-07

sPENETRACIÓN

lb/pulg²

pulg²

SUMERGIDO

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

Ce

rga

Un

itar

ia (

lb/p

ulg

²)

Penetración (pulg)


53

Constante 2.49397


Molde No. 8



CARGA

UNITARIA

(lb/plg2)

CARGA


0 0 0

0.025 0 0

0.05 0 0

0.075 0.5 1.25

0.1 1 2.49 2.5 1000 0.25

0.15 1.2 2.99

0.2 1.5 3.74 3.74 1500 0.25

0.25 1.8 4.49

0.3 2 4.99

0.4 2 4.99

0.5 2.5 6.23

pulg²

SUMERGIDO



PENETRACIÓN

lb/pulg²

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

Ce

rga

Un

itar

ia (

lb/p

ulg²

)

Penetración (pulg)


54

ANEXO 5. ENSAYO DEL CONO DE PENETRACIÓN DINÁMICO (DCP)

0 0 0 24 653 27

1 35 35 25 672 27

2 60 30 26 690 27

3 90 30 27 705 26

4 120 30 28 721 26

5 148 30 29 736 25

6 174 29 30 751 25

7 199 28 31 763 25

8 225 28

9 251 28

10 278 28

11 304 28

12 330 28

13 353 27

14 377 27

15 404 27

16 430 27

17 456 27

18 486 27

19 517 27

20 547 27

21 574 27

22 605 28

23 630 27

No. DCP

(mm/golpe)

Ensayo: CONO DE PENETRACIÓN DINÁMICO (DCP) Cal icata: 1


No.GolpesPenetración

Acu. (mm)

No. DCP

(mm/golpe)No.Golpes

Penetración

Acu. (mm)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 5 10 15 20 25 30 35

Pen

etra

ció

n (m

m)

No. Golpes GRÁFICA DCP


55

0 0 0 24 772 32

1 60 60 25 785 31

2 98 49 26 795 31

3 138 46 27 808 30

4 183 46 28 820 29

5 226 45 29 833 29

6 269 45 30 844 28

7 312 45 31 855 28

8 358 45 32 865 27

9 402 45 33 875 27

10 453 45 34 884 26

11 498 45 35 893 26

12 535 45 36 900 25

13 566 44 37 910 25

14 592 42 38 917 24

15 615 41 39 925 24

16 636 40 40 930 23

17 657 39

18 678 38

19 697 37

20 715 36

21 732 35

22 746 34

23 760 33

No. DCP

(mm/golpe)




Acu. (mm)

No. DCP

(mm/golpe)No.Golpes

Penetración

Acu. (mm)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 10 20 30 40 50

Pen

etra

ció

n (m

m)



56

0 0 0 24 750 31

1 37 37 25 770 31

2 68 34 26 785 30

3 100 33 27 799 30

4 135 34 28 812 29

5 168 34 29 824 28

6 205 34 30 838 28

7 244 35 31 850 27

8 279 35 32 860 27

9 309 34 33 875 27

10 337 34 34 887 26

11 366 33 35 899 26

12 397 33 36 910 25

13 427 33 37 920 25

14 454 32 38 930 24

15 480 32 39 939 24

16 508 32 40 947 24

17 537 32 41 955 23

18 568 32 42 965 23

19 600 32 43 974 23

20 634 32 44 980 22

21 665 32 45 988 22

22 698 32 46 997 22

23 728 32

Profundidad: 1.50 m

Cal icata: 3

Penetración

Acu. (mm)

No. DCP

(mm/golpe)No.Golpes

Penetración

Acu. (mm)

Ensayo: CONO DE PENETRACIÓN DINÁMICO (DCP)

Norma: ASTM D 6951-03

No. DCP

(mm/golpe)No.Golpes

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 10 20 30 40 50

Pen

etra

ció

n (m

m)



57

0 0 0 24 718 30

1 45 45 25 743 30

2 75 38 26 765 29

3 101 34 27 785 29

4 127 32 28 805 29

5 157 31 29 825 28

6 186 31 30 845 28

7 215 31 31 860 28

8 250 31 32 874 27

9 282 31 33 886 27

10 312 31 34 898 26

11 340 31 35 910 26

12 368 31 36 921 26

13 398 31 37 932 25

14 428 31 38 942 25

15 455 30 39 952 24

16 482 30 40 961 24

17 510 30 41 971 24

18 538 30 42 980 23

19 567 30 43 990 23

20 598 30 44 999 23

21 627 30

22 659 30

23 690 30

No. DCP

(mm/golpe)




Acu. (mm)

No. DCP

(mm/golpe)No.Golpes

Penetración

Acu. (mm)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 10 20 30 40 50

Pen

etra

ció

n (m

m)


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