PONTIFICIA UNIVERSIDAD
PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATLICA DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERA
ESCUELA DE CIVIL
PAVIMENTOS
OCTAVO NIVEL
PRCTICA N 4 Ensayos C.B.R. en sitio por mtodos indirectos
Ensayo DCP (Cono de Penetracin Dinmica)FECHA:
HORA:
Nombre:
GRUPO:
NOTA: ________
ENSAYOS CBR EN SITIO POR MTODOS INDIRECTOS
Ensayo DCP (Cono de Penetracin Dinmica)A. INTRODUCCIN
Por muchos aos, algunos ensayos de penetracin, tales como DCP,
DPA y STP, han sido usados para determinar los valores de CBR de
subrasantes o de capas de pavimentos existentes sin necesidad de
excavacin de pozos a cielo abierto. Su capacidad para suprimir los
pozos a cielo abierto es la gran ventaja de estos ensayos de tal
manera que es posible reducir los costos y minimizar las
perturbaciones en el trnsito. Prcticamente estos ensayos pueden ser
denominados ensayos SEMI NO DESTRUCTIVOS (Semi-NDT).
Por otra parte, el ensayo directo de CBR en sitio,
ocasionalmente introduce una considerable dispersin de resultados,
muchas veces tan alto como un coeficiente de variacin del 60 %
(Livneh, 1983, Smith y Pratt, 1983). Esto induce a una disminucin
de la potencia prevista. En consecuencia, en tales casos, los
mencionados ensayos de penetracin son preferibles, ya que su
coeficiente de variacin es generalmente ms bajo (Livneh, 1987,
Smith y Pratt, 1983).
Para el ensayo SPT, se requiere perforar a travs de las capas de
pavimento, por lo tanto, en estos casos, el ensayo de corte puede
ser usado para determinar el valor de CBR indirecto de la
subrasante existente; cuando esta es, por supuesto, del tipo
arcilloso o limoso. Tambin en estos casos el ensayo de compresin no
confinada puede ser realizado en el laboratorio sobre muestras no
disturbadas extradas del suelo durante el proceso de
perforacin.
Naturalmente las ecuaciones de correlacin usadas en los clculos
del valor de CBR a partir de los resultados del ensayo, son
empricas, y por esto consiguientemente, es necesario realizar
ensayos por la necesidad de modificaciones. Y, realmente, este
documento presenta las modificaciones necesarias para las
correlaciones obtenidas de ensayos recientes en varias
investigaciones de subrasantes y capacidad de carga de pavimentos
en vas y pistas de aeropuertos israelitas.
El anlisis de estas modificaciones fue posible por la realizacin
de ensayos en combinacin con ensayos de CBR en sitio, despus de
excavar pozos a cielo abierto. Las mencionadas ecuaciones de
correlacin se describen en este documento, con el propsito de
contribuir al xito de la aplicabilidad de los ensayos DCP, SPT y
DPA, as como los ensayos de corte y de compresin no confinada
obtenidos en los trabajos de evaluacin de pavimentos y subrasantes,
cuyos valores prcticos se han mostrado recientemente en Israel, en
nmero importante de investigaciones en sitio, tanto en aeropuertos
y vas interurbanas.
Es bien conocido que la ventaja de varios ensayos de penetracin
tales como DCP, DPA y STP para determinar la capacidad de soporte
de las subrasantes y estructuras de pavimento flexible, es que no
se requiere de excavacin de pozos a cielo abierto en vas existentes
o pistas de aeropuertos.
Esta ventaja es, por supuesto, expresada en un bajo costo de
ejecucin y poca interrupcin del trnsito existente.
Prcticamente estos ensayos pueden ser llamados semi
no-destructivos (Semi-NDT). Lo mismo se aplica a los ensayos de
corte y de compresin no confinada solamente en subrasantes
arcillosas o limosas.
Documentos anteriores han presentado correlaciones empricas
entre ensayos directos de CBR y los ensayos mencionados. Este
documento presenta ensayos que apuntan a modificar estas
correlaciones a partir de varios trabajos recientemente realizados
en Israel, investigando la capacidad de soporte de subrasantes y
pavimentos existentes tanto para aeropuertos como para vas. Las
condiciones obtenidas a partir de los anlisis de los cuatro
trabajos son:
a. Las correlaciones de transformacin a partir de los valores
DCP, STP o DPA con los valores de CBR, pueden ser realizadas con
razonable confiabilidad. La ecuacin de la transformacin modificada
para el ensayo DCP se presenta posteriormente en la ecuacin
(1).
b. El ensayo de corte con veleta y el de compresin no confinada
puede ser empleado para estimar los valores de CBR en sitio de
subrasantes arcillosas o limosas, pero con baja confiabilidad.
Finalmente, es importante enfatizar que el ensayo DCP permite
determinar el valor del CBR en sitio de materiales para cualquier
rango de resistencia pero con una profundidad lmite de 800 mm. En
contraste, el ensayo DPA, permite determinar el CBR en sitio de los
materiales con un rango de resistencia de bajo a medio, pero a una
profundidad ms grande. Debido a las limitaciones de la resistencia,
este ensayo ocasionalmente no puede ser llevado a cabo por el
espesor de la base del pavimento y es por tanto necesario perforar
verticalmente a travs de las capas estructurales hasta que el cono
dinmico DPA alcance una profundidad a la cual la resistencia de las
capas estructurales es apropiada para la facilidad del ensayo. De
igual manera, el ensayo STP no est limitado en profundidad pero
siempre necesita perforacin vertical. Este ensayo es aplicable a
los materiales cuyo rango de resistencia es de medio a alto. Tanto
el ensayo de resistencia al corte con veleta como el de compresin
no confinada, tambin necesitan perforacin vertical. Su
aplicabilidad est limitada a suelos arcillosos o limosos
solamente.
EL ENSAYO DCP
Una descripcin de este ensayo se ha presentado en algunos
trabajos por Kleyn (1975), y por lo tanto, ste no se incluye
aqu.
Al mismo tiempo, la ecuacin israelita de transformacin a partir
de los valores DCP a CBR, es ligeramente diferente de la presentada
en la literatura tcnica y su expresin es ( Livneh, 1987, Livneh e
Ishai, 1987 ) :
(1)
donde,
DCPes la relacin entre la profundidad de la penetracin en
milmetros y el nmero de golpes requerido para alcanzar tal
penetracin
CBRes el CBR del material en % a la profundidad de la penetracin
del DCP
Una comparacin de dichas expresiones y otras expresiones
presentadas en la literatura tcnica se muestran en Livneh (1987a y
1987b). Esta comparacin indica la razonable validez de la ecuacin
(1). Recientemente, sin embargo, una correlacin adicional se ha
obtenido a partir de los estudios de campo y de laboratorio que han
sido pre-publicados y garantizados. Esta correlacin es (Harrison,
1987) :
(2)
La tabla 1 presenta las comparaciones requeridas para un nmero
de valores tpicos de DCP.
TABLA 1
Comparacin de valores calculados CBR
DCP
(mm/golpe)CBR en % de acuerdo a la ecuacin N
(1)(2)
1001.61.5
504.23.7
2510.69.2
1519.718.1
1030.930.9
561.077.2
1158.5845.7*
La tabla 1 indica que la Eq. (1) encabeza los valores de CBR los
cuales son aproximadamente 15 % ms altos que algunos obtenidos por
la Ec. (2), para valores de DCP de aproximadamente 15 mm/golpe y ms
altos. Este incremento se genera a partir del hecho que el ngulo de
la cabeza del cono es 30 en el ensayo que muestra la Ec. (1) y con
60 en el ensayo que muestra la Ec. (2). La diferencia entre estos
dos penetrmetros se ha obtenido en una investigacin especial
diseada para determinarlo (Kleyn, 1975), los trazos fueron
realmente similares. Adicionalmente, es importante anotar que la
ventaja de la Ec. (1) se presenta en un rango ms bajo de valores de
DCP, donde los valores calculados a travs de esta ecuacin son ms
plausibles que los calculados mediante la Ec. (2).
B. EQUIPO
El cono de penetracin dinmica (DCP) consiste en una barra de 16
milmetros de dimetro con un cono endurecido en uno de sus extremos,
el cual se introduce en el pavimento mediante repetitivos golpes
producidos por el impacto de un peso estndar de 8 kilogramos. La
penetracin del cono se mide empleando una regla calibrada.
Equipo para el ensayo del Cono de Penetracin Dinmica
C. PROCEDIMIENTO
1. Remover la superficie bituminosa de la vecindad del punto de
ensayo.
2. Luego de ensamblar el aparato, se debe registrar la lectura
cero del instrumento, esto se logra sosteniendo el Cono de
Penetracin Dinmica en la superficie del pavimento, verificando que
est en posicin vertical e ingresando la lectura cero en las hojas
de registro de la investigacin.
3. Se inicia el ensayo desde la parte superior de la capa de
base. El instrumento se debe sostener en posicin vertical. Se
procede a elevar cuidadosamente el peso hasta la manilla pero sin
levantar el instrumento. Luego, dejar caer libremente el peso. Si
durante el ensayo, el Cono de Penetracin Dinmica se desplaza de la
vertical, no se debe intentar corregir esto, ya que el contacto
entre el extremo inferior de la varilla y el borde del orificio va
a producir resultados errneos.
Se recomienda que se tomen lecturas a incrementos de penetracin
de 10 milmetros; sin embargo, es ms sencillo tomar una lectura
luego de un nmero dado de golpes. Para esto, se deber cambiar el
nmero de golpes entre lecturas de acuerdo a la capa que se est
penetrando. Para bases de buena calidad, realizar las lecturas cada
5 o 10 golpes es normalmente satisfactorio, pero para sub-rasantes
y sub-bases dbiles es ms apropiado tomar lecturas cada 1 o 2
golpes. No existe mayor ventaja al tomar muchas lecturas, sin
embargo, si las lecturas se toman demasiado espaciadas, algunos
puntos dbiles se podran omitir y va a ser ms difcil identificar los
lmites exactos entre capas.
El anlisis del ensayo del Cono de Penetracin Dinmica, est basado
en un esquema grfico de penetracin en funcin del nmero acumulado de
golpes aplicados.
En la construccin de un pavimento, cada capa se va a representar
por una penetracin en funcin de una lnea de golpes de pendiente
constante. Los lmites de capas se pueden identificar generalmente
por un cambio de pendiente de esta lnea.
Adems, algunos investigadores han producido relaciones que
indican el CBR del sitio como una funcin de la pendiente de la lnea
(mm/golpes). Esto permite obtener una aproximacin del CBR de las
capas individuales del pavimento.
Procedimiento DCP
EMBED Word.Picture.8
_1034855013.unknown
_1035540106.doc
_1034848012.unknown