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INSTITUTO UNIVERSITARIO
POLITÉCNICO SANTIAGO
MARIÑO
AMPLIACIÓN MARACAIBO
MANTENIMIENTO.
REALIZADO POR:
Arciniega, Johan
Avila, Annibeth
Guarucano, Jose
Machado, Osleidis
Raffe, Jose
Rodríguez, Paola;
Maracaibo; Octubre, 2014
Introducción.
Ensayos
Ensayos para el reconocimiento del
terreno.
Ensayos de laboratorio.
Ensayos de reconocimiento del suelo.
Ensayos químico
Ensayo de resistencia.
Ensayos de compresión no confinada.
Ensayos triaxiales.
Ensayo proctor.
Ensayo de control de compactación.
Flexión
Lechada asfáltica
Microcarpetas asfáltica.
Contenido
Introducción
Con la presentes exposición se pretende:
Examina la evolución de los ensayo para la determinación de las
propiedades ingenieriles de los suelos y su aplicación a los problemas
geotécnicos.
En primer lugar debemos identificar el tipo de suelo.
La aplicabilidad de los distintos métodos de ensayos
La determinación de las propiedades del suelo a partir de ensayos
realizados
Para un control adecuado de los suelos se necesita su correcta
identificación.
La habilidad de identificarlos en campo por simple inspección visual y
su examen al tacto son importantes, ya que frecuentemente se deben
tomar decisiones basadas en este reconocimiento, aunque
posteriormente conviene que se realicen los ensayos necesarios en
laboratorio.
ENSAYOS
Las propiedades del suelo y macizos rocosos se establecen a partir de
los resultados de los ensayos de reconocimiento de campo y ensayos de
laboratorio.
Para ello, es preciso contar con:1. Personal competente: ingenieros civiles, geólogos, químicos, debidamente
colegiados y analistas expertos en las diversas áreas de ensayo: suelos,
concreto, asfalto, etc.
2. Empresas u organizaciones encargadas de la realización de los trabajos,
que
tengan infraestructura apropiada.
3. Laboratorio de ensayo con acreditación oficial, para que los resultados
tengan
valor oficial.
ENSAYOS
Para tener éxito en el
reconocimiento de un terreno, se
debe tener una correcta definición
de las prospecciones y ensayos
tanto “in situ” como en laboratorio.
Por su carácter de obra lineal
extensa, las carreteras requieren
en general de exploraciones que
alcancen profundidades
superficiales, con un amplio
espaciamiento.
Las condiciones geológicas, son
las que definen si es necesario un
programa exploratorio muy
detallado, como por ejemplo en
zonas inestables.
Ensayos para el reconocimiento del terreno
ENSAYOS
Calicatas
Excavaciones que permiten la
observación del terreno hasta
profundidades máximas de hasta 3 ó 4
metros.
Además de observaciones de tipo
litológico, se pueden obtener datos sobre
la compacidad del material, la estabilidad
de las paredes de la excavación, nivel
freático, etc.
También permiten la ejecución de
algunos ensayos in situ a diferentes
cotas, como el penetrómetro dinámico de
cono.
Ensayos para el reconocimiento del terreno
ENSAYOS
Existen también los llamados métodos geofísicos, siendo
los más utilizados:
1. Métodos sísmicos
2. Métodos eléctricos, sondeos eléctricos verticales (S.E.V.)
3. Métodos gravimétricos
4. Georradar
Ensayos para el reconocimiento del terreno
ENSAYOS
Ensayos de laboratorios
Al igual que en el caso de los ensayos “in situ”, existe una gran variedad de
ensayo de laboratorio disponibles, dependiendo de las características del
terreno.
Los ensayos más usuales son los de identificación, de resistencia y de
deformabilidad.
La toma de muestras debe ser lo más representativa posible de la realidad a
analizar y durante su envío hasta el laboratorio, se cuidará
de que las muestras no sufran deterioros o mezclas de las mismas, que nos
puedan inducir errores en los resultados obtenidos.
ENSAYOS
Ensayos de identificación del suelo
Análisis granulométrico por tamizado
y sedimentación
Este ensayo tiene por objeto determinar
los diferentes tamaños de las partículas de
un suelo y obtener la cantidad, expresada en
tanto por ciento de éstas, que pasan por los
distintos tamices de la serie empleada en el
ensayo, desde el tamiz de 2” hasta el tamiz
N° 200.
Cuando se quiera conocer la distribución
de tamaños de las partículas inferiores a
dicho tamiz (Nº 200), se debe completar este
procedimiento con el de sedimentación.
ENSAYOS
Ensayos de identificación del suelo
Análisis granulométrico por tamizado y
sedimentación
De la realización de este ensayo se obtiene la
siguiente información:
Distribución granulométrica del suelo
analizado.
Clasificación de los suelos granulares.
Se puede, en algunos casos, inferir su
origen geológico.
Se pueden obtener parámetros como el
diámetro efectivo, coeficiente de uniformidad, y
coeficiente de curvatura.
ENSAYOS
Ensayos de identificación del suelo
Determinación de los Límites de Atterberg
Es junto con la granulometría uno de los
ensayos más comunes, debido a la información
que se obtiene del mismo y la posibilidad de
clasificar un suelo a partir de los datos
obtenidos
.
El contenido de agua o humedad límite al que
se produce el cambio de estado varía de un
suelo a otro. El método usado para medir estos
límites se conoce como método de Atterberg y
los contenidos de agua o humedad con los
cuales se producen los cambios de estados, se
denominan límites de Atterberg (LL, LP, IP, LC).
ENSAYOS
Ensayos de identificación del suelo
Contenido en humedad.
Es junto con el contenido de vacíos, una
de las características fundamentales para
explicar el comportamiento del suelo
(especialmente en aquellos de textura más
fina), como por ejemplo cambios de
volumen, cohesión, estabilidad mecánica.
El método tradicional de determinación de
la humedad del suelo en laboratorio, es por
medio del secado a horno, la relación (%)
entre el peso agua / partículas sólidas.
Otros métodos para determinar el
contenido de humedad: método del alcohol
metílico, método del Speedy, y método
nuclear.
ENSAYOS
Ensayos de identificación del suelo
Densidad de un suelo
Existen diferentes normas para determinar las diferentes densidades de un
suelo, dependiendo el uso que se le vaya a dar a las mismas.
Así podemos distinguir entre densidad aparente, densidad seca, densidad
relativa, densidad máxima y densidad mínima de suelos granulares.
ENSAYOS
Ensayos de identificación del suelo
Ensayo de Colapsabilidad
La Colapsabilidad es la tendencia que puede
tener un terreno a reducir su volumen de forma
rápida (colapso).
Este fenómeno sucede en determinados
tipos de suelos, como son los de
granulometría tipo limo y los que pueden
perder parte de sus componentes por lavado
de finos (rellenos) o por disolución (yesos).
El ensayo reproduce el efecto de una
saturación súbita del terreno cuando está
sometido a una carga de magnitud prefijada.
Se estudia en suelos naturales poco
consolidados, rellenos y terrenos con alto
contenido de limos.
ENSAYOS
Ensayos de expansividad
La expansividad es una característica de determinados tipos de arcillas, que
se manifiesta con cambios de volumen al modificarse las condiciones de
humedad del terreno.
Los cambios de volumen pueden afectar de manera muy negativa a las
estructuras de pavimento, si estas no han sido diseñadas para “absorber” estas
deformaciones del terreno o quedar al margen de sus efectos.
ENSAYOS
Ensayos de expansividad
Ensayo edométrico o de consolidación
Se entiende como consolidación de un material la deformación o reducción de
tamaño que sufre cuando es sometido a una carga.
La finalidad de este ensayo es determinar la velocidad y grado de asentamiento
que experimentará una muestra de suelo arcilloso saturado al someterla a una serie
de incrementos de presión o carga.
El fenómeno de consolidación, se origina debido a que si un suelo parcial o
totalmente saturado se carga, en un comienzo el agua existente en los poros
absorberá parte de dicha carga puesto que esta es incompresible, pero con el
transcurso del tiempo, escurrirá y el suelo irá absorbiendo esa carga
paulatinamente.
ENSAYOS
Ensayos de expansividad
Ensayo edométrico o de
consolidación
Este proceso de transferencia de
carga, origina cambios de volumen en la
masa de suelo, iguales al volumen de
agua drenada.
La consolidación del suelo produce
asientos en las cimentaciones. Estos
asientos pueden producirse mas o
menos rápidamente en función de la
granulometría y de la facilidad con la
que puede escapar el agua intersticial.
Los suelos arcillosos asientan más y
más lentamente que los arenosos.
El ensayo debe realizarse sobre una
muestra inalterada tomada en
sondeo.
ENSAYOS
Ensayos Químicos
Ensayos destinados a determinar la
agresividad del terreno con las
estructuras proyectadas en el mismo,
especialmente a las estructuras de
hormigón, como suelen ser las obras de
drenaje.
Contenido en materia orgánica
Contenido en sulfatos solubles en
suelos
Acidez del suelo
ENSAYOS
Ensayos de resistencia
Ensayo corte directo
Con este ensayo se obtienen dos
parámetros del suelo, la cohesión y
ángulo de fricción interna.
Se usa el aparato de corte directo, que
consiste en una caja de sección cuadrada
o circular dividida horizontalmente en dos
mitades.
Dentro de ella se coloca la muestra de
suelo con piedras porosas en ambos
extremos, se aplica una carga vertical de
confinamiento (esfuerzo normal) y luego
una carga horizontal (esfuerzo cortante)
creciente que origina el desplazamiento
de la mitad móvil de la caja originando el
corte de la muestra.
ENSAYOS
Ensayos de resistencia
Ensayo compresión no confinada
(CNC)
Tiene por finalidad, determinar la
resistencia a la compresión no confinada
(qu), de un cilindro de suelo cohesivo o
semicohesivo, e indirectamente la
resistencia al corte (c), por la expresión:
c = qu / 2 ( kgs/cm2 )
Este ensayo es ampliamente utilizado,
ya que constituye un método rápido y
económico. Consiste en un ensayo
uniaxial, en donde la probeta no tiene
soporte lateral.
ENSAYOS
Ensayos de resistencia
Ensayo triaxial
Es un ensayo que se emplea para
determinar los principales parámetros
resistentes de un suelo, es decir, delimitar
los estados de tensiones principales
posibles de los no posibles.
El umbral que separa ambos estados
es una recta que viene definida por el
ángulo de rozamiento interno del suelo
(φ’) y la cohesión (C).
Existen diferentes tipos de ensayos
triaxiales que a continuación se describirá
brevemente:
ENSAYOS
Ensayos de resistencia
Ensayo triaxial
Consolidado drenado (C.D.): se trata de confinar las 3 probetas a
presiones diferentes y a continuación romper la muestra a través del pistón
vertical. La rotura se realiza lentamente para corregir cualquier variación
intersticial que pudiera inducir a la rotura con la presión de agua del exterior.
Consolidado no Drenado (C.U.): se diferencia del anterior en que una
vez terminada la consolidación se cierra el drenaje de agua exterior. Esto
permite conocer las tensiones efectivas en la probeta en todo momento.
No Consolidad y No Drenado (U.U.): sirve para determinar la
resistencia de un suelo en condiciones de resistencia a corto plazo. La
densidad, la adherencia y unión entre partículas permanece intactas
independientemente del nivel de carga.
ENSAYOS
Ensayo Próctor
El ensayo Próctor es un ensayo de compactación de suelo que tiene como
finalidad obtener la humedad óptima de compactación de un suelo para una
determinada energía de compactación.
La humedad óptima de compactación es aquella humedad (%de agua) para la
cual la densidad del suelo es máxima, es decir la cantidad de agua que hemos de
añadir a un suelo para poderlo compactar al máximo con una energía concreta.
Existen dos tipos de ensayo Próctor. La realización de un tipo u otro deberá
estar de acorde con el material y el equipo de compactación que se utilizará en
obra.
ENSAYOS
Determinación de la capacidad de
soporte CBR del suelo
El ensayo CBR mide la carga necesaria
para penetrar un pistón de dimensiones
determinadas a una velocidad previamente
fijada en una muestra de suelo, compactada
según su Próctor, formada por tres probetas
(generalmente compactada a 15, 30 y 60
golpes/capa), después de haberla
sumergido en agua durante cuatro días y de
haber medido su hinchamiento.
El hecho de sumergir la muestra se debe
a que así podemos prever la hipotética
situación de acumulación de humedad en el
suelo después de la construcción.
ENSAYOS
Control de compactación
Determinación de la densidad “in situ”
Método del cono de arena: Es un
método en desuso, pero que debe utilizarse
como calibración de otros métodos.
Representa una forma indirecta de obtener el
volumen del agujero utilizando para ello, una
arena estandarizada compuesta por arena
silícea normalizada.
Método con densímetro nuclear: La
determinación de la densidad y humedad a
través de este método, está basada en la
interacción de los rayos gamma provenientes
de una fuente radiactiva y los electrones de
las órbitas exteriores de los átomos del suelo,
la cual es captada por un detector gamma
situado a corta distancia de la fuente emisora,
sobre, dentro o adyacente al material a
medir.
FLEXIÓN
Se denomina flexión al tipo de deformación
que presenta un elemento estructural alargado
en una dirección perpendicular a su eje
longitudinal. El término "alargado" se aplica
cuando una dimensión es dominante frente a
las otras. Un caso típico son las vigas, las que
están diseñadas para trabajar, principalmente,
por flexión. Igualmente, el concepto de flexión
se extiende a elementos estructurales
superficiales como placas o láminas.
El esfuerzo que provoca la flexión se
denomina momento flector.
Ejemplo de flexión mecánica: arriba, un
elemento tal como una barra se encuentra en
estado de reposo; en la figura de abajo dicho
elemento es sometido a una fuerza. El
elemento, en consecuencia, se dobla en el
mismo sentido de la fuerza.
LECHADAS ASFALTICAS
Se definen como mezclas en frío de áridos
naturales o chancados con emulsión asfáltica, agua,
aditivos líquidos y/o en polvo, de consistencia
semifluida. Son fabricadas y puestas en obra a
temperatura ambiente mediante una caja
esparcidora con distribuidor helicoidal.
Se fabrican en equipos portátiles autopropulsados,
con dosificación controlada de todos los
componentes y mezclado exacto, especialmente
fabricados para este propósito, los cuales van
montados sobre un camión.
Los áridos utilizados son de granulometría
continua. En general, hay tres tipos, la más fina
hasta 5 mm, para sellado de superficie; las de 10
mm, para uso general y mejorar textura y las de 12
mm, para generar texturas más gruesas.
Por sus características las Lechadas Asfálticas
tienen cualidades funcionales por el tipo de
superficie que generan.
LECHADAS ASFALTICASEs una técnica de mantención de pavimentos
cuando se aplica oportunamente y también
permiten recuperar aspectos funcionales como la
textura y la fricción.
Las Lechadas Asfálticas son mezclas en frío,
cuyos principales componentes son:
Áridos: El árido procesado o también
llamado agregado mineral, es clasificados por
tamaño o fracciones muy regulares y debe cumplir
con una serie de normas técnicas que aseguran su
calidad y que la Lechada Asfáltica sea
completamente uniforme.
Ligante: El ligante o Emulsión Asfáltica
genera una cohesión muy fuerte y resistente con
los áridos. Las emulsiones deben ser compatibles
con los áridos, aditivos y agua a utilizar en el
desarrollo de la obra, esto debe determinarse a
través de minuciosos ensayos de laboratorio
previos a la ejecución del pavimento y que
terminan en una dosificación.
Aditivos: Los aditivos son elementos
químicos, minerales, fibras naturales o sintéticas
que permiten asegurar propiedades de
trabajabilidad, colocación y durabilidad.
MICROCARPETAS ASFALTICAS
Las microcarpetas no incluyen un diseño estructural y generalmente contribuyen
muy poco si no es que nada a la capacidad estructural del pavimento.
Estas carpetas son utilizadas para mejorar la calidad de rodadura, corregir
defectos superficiales menores, mejora las condiciones de seguridad como
drenaje y adherencia de los neumáticos, mejora la apariencia.
