Microsoft Word - PLACAD~1.DOC

3.5.DETERMINACION DEL MODULO DE REACCION (PLACA DE CARGA).

Lo s en s a yo s de p l ac a d e c a r g a permiten de termin a r la s c a racte r sticas resisten c i a-de fo r m a c in de un terr e n o . Co n s i s te n en c o lo c a r una p l a c a s o b r e e l s u e l o n a tu ra l, ap lica r una s e r i e d e c a rg a s y medir la s d e forma c io n e s . El re su ltado de l en s a y o se rep r esenta e n un d i ag rama t e n s i n defo r m a c i n.

A par tir d e este e n say o se pueden o b ten e r num er os o s da tos en tre los que s e d e stacan:

- o b tenci n d e la capacida d d e ca rga del suelo p a ra un a s en t a mie n t o de term i n ado ,- de te r m ina c in del m d u lo d e re acc i n co e f icie n t e d e Balasto (K ) ,- de te r m ina c in de la s caracte r s tic a s de la c u r v a c a rga contra d e f o rm ac i n d e l s u el o, - ob te n c in del co e f iciente de e l a s ticida d del s uelo (E) - rea l izac in d e e s tudios s o b r e la estabilidad d e p a vimento s ba s e s d e cam i n o s ya e x i s tente s .

La in fo r m a c in proporcion a da e s posib le u s ar la e n la ev a l u a c i n y dis e o de pavime n tos d e tipo r gido flex ib le de c a rrete ra s y/o aero p uerto s y a p lica r s e tanto a s uelos e n e s tado natura l c o mo c o m p actado s.

Alg u n o s trminos uti liz ados e n e s te e n say o s o n :

- Mdulo d e re a c c i n . Es la p r e s in q u e h a de tra n sm itir s e a la p l aca p a ra p r o d u c ir a l s u e l o u n a de fo r m a c i n p r efi j ada.

- Defle x in. Es el d e sce n s o vertica l d e una s u p e r f ic ie debido a la ap lic ac i n d e u n a c a r g a s o b r e el la.

- Defle x in r e sidual. E s la diferen c ia e n tre e l n i ve l o riginal de una superficie y su po s i cin final a c onsecue n c ia de la a p lic acin yr e tir o de u n a o m s ca r g a s en la s u p e rficie .

- Defle x in el stic a . Es l a recupera c i n de la deform a c i n ve r t ic al q u e tie n e lugar c uando la c a rg a se retir a de la su per ficie.

3 . 5 . 1. E n s a y o de p l aca d e carga estt ic a no rep e ti d a (L N V 9 8 -86) ( A SS H T O T 222-8 1 ) .

- Equipo nece s a r io.

- Elementos de re a c ci n . Un cami n , re m o lq u e co mbinaci n d e a m b o s, u n m a r c o anclado u o t ra e s tru c t u r a pesad a con sufici en t e ma sa p a ra p r odu c ir la rea c ci n d e s e a da so b r e l a superficie a e n s a y a r . S i se u s a n ve h c u lo s, la s rue d a s d e ben esta r a lo m e n o s a 2 , 5 mts . d e sde la circun fe r e n c ia de la pla c a d e c a rga d e ma y o r d i metr o u s ada (figura 3.22 .) .- Conjunto hid r u lic o de c a rga p r o v i s to d e un dis p os itivo de a p o y o e s f r i co , c a paz d e aplic a r y re tira r la c a r g a en in c r em e n to s . La ga ta debe r tener la cap a cidad s u fic i ente pa ra a p l i c ar la c a rg a m xima nec esa r i a y de be r es tar eq ui p a d a c o n un m e di do r c a li b r a d o c o n p r e c is i n s u fic i e n t e q u e in d i c a r la magnitud d e la c a r g a aplic ada ( f ig u r a 3 . 22 .). - Dia l e s mic r o m tr i c o s: tr e s o ms, g r ad u ados e n u n id a des de 0 , 025 mm. (0 ,001) y c a p a c e s de registra r un a d e flexin a c umulad a d e a lo meno s 25 m m .-Vigap o rtad i a l ,sobrelac u a lsemontanlosdiales mic r o m tr i c o s. L a viga deber e s ta r fo rmada p o r un tubo o caera de 60 mm. de di m e t ro o un ngulo 75 * 75* 6 mm. d e u n largo mn i m o d e 4 , 7 5 mt. La vig a se a p o y a r en s opo rtes u b icad o s a m s de 2 m e tros d e s d e el borde de la pla c a de e n s a y o o ru e d a m s c e r c an a, o soporte . El sistema comple to d e med i c i n de d e fle x in deb e pro t e ger s e d e lo sr a y o s d i rectos del so l.

Figura 3.2 2 .Eq u i p o de re acci n (Ara v ena R. y Kra m e r P., 1 9 8 4 .)

-Pla c as de e n s a y o .Jue g o de plac as d e acero de me n o s de 2 5 m m . d e es p e so r, confe c cio n a das de m o d o d e pod er d i s pon e r s e en fo rm a pira m i d a l para asegurar s u rigidez. L o s d i metr o s d e la s p l a c as de b e n v a r i ar e n tre 150 mm. a 760 mm .(6 a 30) . Lo s d i m etros e n la s p l ac a s a d yac entes a la dis t ri bu c i n p i ra m i d a l no d e b er n e x c e d e r lo s 15 0 m m . Pu e den u s a r s e p l a c a s de a l ea c i n d e a l umin io de 4 0 mm. de e s pe s o r en lu g a r de p l ac as d e ac ero. E n la tabla 3.23 . se indic a e l d i metr o d e la pla c a de ensa y o s e g n el tip o de suelo y ensa y o r e quer id o .

- Herramie n tas y a c cesorio s . N i ve l d e burbuja para p r ep a r a r la superficie a e n sa ya r y las ne c e s a ria s pa ra o p e r ar el e quipo y co rtar una pro b e t a de s uelo no pe r t urb a do en u n anillo d e e n s a y e de c o n s o l idaci n , bala n z a s, h o rno y div e rs a s h e rra m ien t a s p a ra de te r m ina r hume dad e n te rreno.

Tip o de sue l o o e n sayo Dimetr o de la pl aca (cm. )C o nt rac a r g aap ro xi m a d a ( T o n . )

Suelos gra nulare s fin o s3 010

Suelo s granular es grueso s7 530

En say o s co n gran p r e c is in 75 6 030 2 0

En say o s rpido s menos p r e c isos 40 3 015 2 0

De terminaci n del m d u lo de reac ci n 75 3 0

Figura 3 . 23 . Tabla de d i me t ro s de pla c a s segn el tip o de su e l o en sayo (Es p in a c e R. , 19 79).

- Pro c e d im i e n t o.

- Prepa r a c i n d e l rea de ens ayo .

- Pa r a un en s a y o d e c a r ga no c o n f i n ado e f ectu a do dir e ctamente s o b r e u n s u p e rfic i e n a tural d e su b r a s an te, se deb e d e s p e j ar e l r ea de su e l o a e n s a y ar d e cu a l quie r material s u elto. Esta r e a de b e r se r a lo me n o s do s v e ces e l d i metr o d e la p l ac a , de modo de e v itar qu e se activ e n p o sibles s obre c a r gas o e f ec to s de c onfin a m iento.

- Pa r a un e n say o d e ca rg a no c o n f i n ado cu a ndo la s u bra s a n te se a constr uida con materia l d e r e lle no , de b e r realizar s e un terrapln o can c h a d e prueba de n o m eno s de 7 5 cm . de a l tura , u t iliz ando el materia l a e m plear e n el relleno , co m p actado c on e l c o n t e n id o de hum e d a d y densidad especific a d a para la etap a de c o n s trucci n .

- Pa r a u n en s a y o d e carg a co nfinado, el dim e t r o del r e a c i r c ula r d e la excava c i n debe se r e l s u ficiente q ue perm i ta el c o rre ct o acomod o de la p l ac a se le cc io n a d a .

C o n el fi n d e e v it ar p r d i d as d e hu me da d d e l ter r e n o , s te d e ber c ubr irs e c o n pl s tic o o pap e l imperm e a b le h a sta do s me tro s desde l a cir c u n fe r encia de la p l ac a d e e n say o ,

d u ran t e to d o el tie m p o qu e dure la p r ue b a . Ad e m s con e l o b je to q u e la plac a logre u n apo y o u n ifo r m e co n la superficie d e l te rr e no, s te se n i vela r c o n una delga da capa d e ar e na y y e so , o b i e n s lo d e a r e n a fina .

-Coloca c i n de las placa s , d i ales y o t ros.

- Plac a de ensa y o. De b e r ce ntra r s e cuidados a m e n t e bajo el d i s p o s itivo de re acc i n y s e ajusta a n i v e l. Sobre ella s e c o l o c a r n l a s pl a c as me n o r e s c o nc n t ric as dis t ri bu id as en forma pir a mida l. So bre la l tim a placa d i spuesta , se c e n t ra la ga t a hi dr u lic a .

- Anillo de acero . Si se usa u n a n illo p a ra m e dir l a c a rga aplic ada, ste de ber co lo c a r s e e n tre l a ga ta hidr u lic a yla rtula que a su ve z ap oy a c o ntra e l dispo s itiv o de reaccin d e ca r ga. E s te d i s p o s i t i v o debe se r lo s u ficie n te m e n t e larg o de m o d o q u e s u s so p o rte s qued en alo m eno s a 2 , 5 metro s de la pla c a d e en s a yo . Una v i g a de acero , en t r e do s ca m i on e s c a rg ado s otorg a un buen dis p os itiv o de r eac cin.

- D i al es . L o s di al e s m i c r om t ric o s uti liz a d os p a r a m e d ir la de fo r m a c in d e l su e l o ba jo la a ccin de la c a rg a(ge n e r a l mente son tres) , de b en a p oyar s e sob r e la pla c a de en s a y o a n o m s de 6 m m . d e sd e el borde, d i spue stos en 120 uno d e l o t ro. L o s mic r metr o s d ebe n e s tar aseg u r ad o s a un a estruc tu r a ( v iga po r t a d i al) c u yo s s o po r t es e s t n a lo men o s 2 me t r o s de s d e e l b o rd e d e la pla c a de e n s a y o .

- Procedimie n tos d e a s en tamien to. Para a s e n ta r e l e q u i p o se e m plear algun o d e los m todo s e s ta b l ecid os.

- Pro c e d im iento N 1 . Apo ya r e l sis t ema de carga y l a pla c a s o po r t a n te m edia n t e la apli c a c i n d e una c a rga d e 3 , 2 KN . (7 K p a . ), cuand o el es pe s o r de d i s eo de pa v i m e n t o se a me n o r d e 380 m m . o una carga de 6,4 KN. ( 1 4 K p a . ) ,c u an d o e l es p e s o r d e dis eo de l pavime n to s e a de 380 m m . o m s . U n a v e z qu e s e h a y a p r o duc id o el to t a l de l a de fo r m a c in d ebido a esta ca rg a de apo y o se toman la slect ura s d e los t r e s dia l e s m i c r om t r i c o s y se r e g i st ra nc o m o lectur a c e ro ( l a ca rga d e apo y o ta m b i n se c o ns iderar co m o c a rga ce ro).

U n a ca rga ccli c a menor a la ca rga d e asen ta miento se pue d e emp l ea r p a ra a s e gurar un b u e n a p oy o d e lo s apa r a to s y d e la placa de ens a y o.

- Pro c e d im iento N 2 . D e spus de in sta l ar a decua d a m e n t e el e quipo, c o n toda la carg a m u erta a c tu a n d o (g ata, pla c as, etc . ) , la p l a c a y el co njun to d e b en asen ta r s e con una r p i d a a p li c a c i n y d e s c arg a , d e u n a ca rga s u ficie n te para p r odu c i r u n a d e fle x in de no m e n o s de 0 , 2 5 m m . y n o may o r a 0 , 50 m m . in dic a d a por lo s d i ale s . Cuan d o la s aguj a s de lo s d i al e s se est abilic en l ueg o de l a de s c ar g a ,

s e reasienta la pla c a con la m i tad de la c a r g a q ue p r od u j o la d e flexi n a n terio r (entr e 0,2 5 y 0,50 m m .). F i nalme n t e c u an d o la s a g u j a s se h a y an esta b i lizad o n uevame n te se aju s ta c u id ad o s a m en te c ada d i a l a su m a r c a cero.

- Procedimie n tos d e Ca r g a . Si n re tirar la c a rga d e l asiento , d e be aplic a r s e la ca rga de e n s a y o por alg u n o de los mtod o s e s tablecid os.

- Pro c e d im iento N 1 . Las carg a s s e a p lic an a ve lo c i dad mo d e rada en inc r e m e n tos u n iform e s. L a m a gnitu d de cada inc r e m en to de c a rga s e r tal que permita ob ten e r u n s u ficie n te n m e ro de pu n t o s (no m eno s d e 6) p a ra p oder dib u jar la cu r v a ca rga - defle xi n c o n pr ec isi n. D e s pu s que ca da in cremento d e c a rga h a y a sido a p lic ado , d e be s e r m a n t e n id o has ta q u e una raz n de d e f lexi n , d e no ms de 0 , 2 5 mm/min, se logre p a ra tre s m i nuto s c o ns e c utivo s . De b e registrars e la carga y las lectu r a sfina les p a ra c ada in c r em e n to de c a rg a , contin ua n d o c o neste pro c edimien to h a sta q u e s e ob te n g a la de fle x i n t o tal de s e a d a ha sta que la c a pa c i d ad de ca rga d e l e quipo s e a alc a nz ad a ( c u a lqu i er a q u e o c u r ra primero). En este pun to s e de b e m a n t e ner la c a r g a ha s t a que el aumento de de flex in n o exc eda a 0 , 025 m m /min, d u ra nte tr es minutos c o ns e c utivo s .

Se r e g i stra la de fle x in total y lu e go s e d i sm inuy e la c a rg a h a sta el v a lor que fue emple a d a p a ra ajusta r en c e ro lo s d i a l es. E s ta ca rga se m a ntie ne h a sta q u e la r a zn de re c u peracin no e x c e d a 0,0 2 5 m m . pa r a tre s m i nu to s c o ns e c utivo s y se r e g i stra la d e flexi n a la carga d e aju s te cero. C ada c onju n to d e le c t uras de b e r pr om ed iar s e y ese v a lo r r e g i s t rado ser la l e c t ur a de asenta m ie nto p r o m ed io.

- Pro c e d im iento N 2 . S e ap lican d o s inc r eme n tos d e c a rga de 16 KN . (35 Kpa .) c a d a un o los q ue s e m a n t ienen h a sta que la razn de d e fo r m a c in en a m bos se a in ferio r a 0 , 025 mm/min . T o m a ndo la s le ctu r a s de lo s tr es dia l e s mic r om t ric o s al final d e ca d a inc r em e n t o , a l com p letar los 3 2 K N .(70 Kpa.) de c a r g a , se d e te rmin a la d e flexi n pro m e d io c o mpu t an d o el m o vim i ento tota l entr e cero y 70 Kpa. para cada d i a l .

- Pa s o s finale s . Una ve z calc u l ado el valo r de Ku , s i st e e s menor a 5 6 , e l e n s a y o est te r m in ad o y la carga pue d ere t i ra rs e . S i K u 56, se aplican in c r e m e n to s a d icio nale s de carga d e 16 KN. ( 3 5 Kp a . ) hasta a l c a n z a r 96 KN . (210 Kp a.) , p e rmitien d o q u e ca d a un o de lo s in c r eme n tos de ca rga p e rman e z can h a s ta que la razn de d e fo r m a c in sea me no r a0 , 025 m m / m i n . D eben leers e lo s tres dia l e s m i c r om tr i c o s a l final d e l p r o c eso e n ca da increm e n to de c a r g a.

Fina lm e n te , se to m a una muestr a inalterada del suelo e n s a y a do para re a liz ar e n la b o r a to rio la co rreccin p o r satura cin. L a mu e s tra s e to m a de l co stado d e la plac a si el te r r e n o e s cohe s i vo y si e s gran ular q u e de sc an s a sob r e suelo c ohesiv o , se to m a de l ma te r i al co h e siv o b a jo la p l a c a.

- Clc ul os.

- Cal c u l a r el md u lo d e rea c ci n no c o rreg ido d e l su e l o (K u) , median te la s i g u iente e x p r e s in :Ku = 70 Kpa / defle xin promedio en mm. d o nde :Ku = m d u lo d e rea c c i n del s u elo no co rr e g ido p o rsa t u r a ci n ( M p a / m )

- Cal c u l a r el m d u lo d e e l asticidad ( E ) o d e formaci n el s tica d e l suelo media n te la siguie n te e x p r e s in:

E = q / s * D / 4 * ( 1 - u 2 ) *

(c m. )

d o nde :s = as ien t o d e la p l a c a e n p r o ducid o por u na c a rg a q

q = c a r g a a p lic ada (kg s /cm 2 )D = d i m et r o d e l a pl ac a (c m. ) = c oef ic ie nt e de P o is s o n d e l s u el oq / s= tang e n te a la c u rva ca rg a d e formaci n del e n sa yo.

- Corr ecci o n es y g r fic os.

-Cur v a carga - d e form acin.Co mo a n tes se se a l s i Ku