CHAPTER THREE: THEORETICAL FRAMEWORK
3.6 Decisional Capital
Para realizar la extracción de muestras se hizo la ejecución de calicatas con dimensiones de 1.00m de largo por 1.00 m de ancho aproximadamente y con una mínima profundidad entre 1.40 a 1.50 m, ejecutadas a lo largo del kilometraje plasmado en el AutoCad cada 1.00 kilómetro de distancia, para luego ser transportadas al laboratorio para su respectivo análisis.
3.2.1.4.1. Definición del número de calicatas y ubicación
Para realizar la ubicación de las calicatas se tuvo que hacer el reconocimiento del terreno, luego se hizo el trazo de la carreta uniendo 5 centros poblados y verificando la distancia total de esta, así como también determinar el número de calicatas por km especificado en el “Manual de Carreteras. Suelos, Geología, Geotecnia y pavimentos” (MTC).
Ya que es de prioridad conocer las propiedades físicas-geológicas de los estratos de la subrasante se debe definir el número de calicatas por kilómetro con una profundidad de 1.50m.
El Ministerio de Transporte y Comunicaciones en su texto “Manual de Carreteras. Suelos, Geología, Geotecnia y Pavimentos”. Nos indica en el cuadro 4.1: “Número de Calicatas para Exploración de Suelos”, que debemos tener en cuenta el tipo de carretera según el IMDA ya que si es menor o igual a 200 veh/día tendremos que realizar una calicata por kilómetro; para nuestro proyecto de investigación según datos obtenidos se realizó 1 calicata por kilómetro con una profundidad de 1.50m.
Figura 4. Número de Calicatas para Exploración de Suelos Fuente: Manual de Carreteras “Suelos, geología, Geotecnia y pavimentos”
3.2.1.4.2. Definición del número de ensayos para Proctor y CBR.
Para determinar el número de calicatas necesarios para los ensayos de Proctor y CRB se hace la utilización del manual de carreteras: Suelos, Geología, geotecnia y pavimentos ‘’MTC’’ señalada en la tabla 4.2, el cual deducimos que de acuerdo a nuestro tipo de carretera de bajo volumen de transito con un IMD ≤ 200 veh/día se realizará un ensayo de CBR cada 3 km de distancia.
Figura 5. Numero de ensayos Mr y CBR
Fuente: Manual de Carreteras “Suelos, geología, Geotecnia y pavimentos”
3.2.1.4.3. Ubicación de las calicatas
Para la ubicación de las calicatas primero se debe tener en cuenta la distancia total de la carretera, para este diseño de carretera que une los centros poblados El Alto-Nogol cuenta con una distancia de 8+588.00 km.
Las calicatas se ubicaron a lo largo del kilometraje realizado en el plano topográfico distando cada 1 kilómetro con las coordenadas respectivas.
Cuadro 6. Ubicación de calicatas Este Norte C-01 Km 1+000 1.50 175086.760 9094405.123 C-02 km 2+000 1.50 175964.764 9094674.213 C-03 km 3+000 1.50 176133.848 9095418.836 C-04 km 4+000 1.50 176313.996 9095659.280 C-05 km 5+000 1.50 176687.645 9095764.884 C-06 km 6+000 1.50 176452.258 9096192.879 C-07 km 7+000 1.50 175736.292 9095894.901 C-08 km 8+000 1.50 175306.039 9096042.768 C-09 km 8+588 1.50 175021.225 9096095.219
Calicata Kilometráje Profundidad (m) Coordenadas
Fuente: Elaboración propia
3.2.1.4.4. Ensayos de laboratorio
Todas las muestras extraídas de las calicatas, fueron impuestas a sus análisis correspondientes realizados por el laboratorio de suelos de la Universidad Cesar Vallejo, a continuación, se indican los ensayos sometidos bajo las normas del A.S.T.M. (American Society For Testing and Materials).
- Análisis Granulométrico por Tamizado (MTC E 107 /ASTM D-422) - Contenido de Humedad (MTC E 108/ASTM D-2216)
- Límite Líquido (MTC E 110/ASTM D-4318) - Límite Plástico (MTC E 111/ASTM D-4318) - Índice de Plasticidad (MTC E 111)
- Método SUCS (ASTM D-2487) - Método ASSHTO (M-145)
- Proctor Modificado (MTC E 115/ ASTM D-1557)
- California Bearing Ratio (CBR). (MTC E 132/ ASTM D-1883) 3.2.1.4.5. Clasificación de suelos
Para realizar la clasificación de los suelos extraídos de las calicatas se hizo a través de dos métodos: El método SUCS (Sistema Unificado de clasificación de Suelos) y el método AASHTO (American Association Of State Highway And Transportation Oficials)
SUCS
Cuadro 7. Símbolos del Grupo SUCS
SUELOS PREFIJO SUBGRUPO SUFIJO
Grava G Bien graduado W
Arena S Pobremente graduado P
Limo M Limoso M
Arcilla C Arcilloso C
Organico O Limite Liquido alto (>50) L
Turba Pt Limite Liquido bajo (<50) H
Fuente: Elaboración propia – Manual de Carreteras
Cuadro 8. Tipos de Suelos (SUCS) SIMBOLO GW GP GM GC SW SP SM SC ML MH CL CH OL OH Pt TURBA Baja plasticidad (LL<50) GRAVAS (>50% en t amiz #4 AST M) ARENAS (<50% en t amiz #4 AST M) LIMOS ARCILLAS SUELOS ORGANICOS Limpias (Finos < 5%) Con Finos (finos > 12%) Limpias (Finos < 5%) Con Finos (finos > 12%) Alta plasticidad (LL>50) Suelos altamento organicos CARACTERISTICAS GENERALES
Grava bien graduadas Grava pobremente graduadas
Grava limosa Grava arcillosa Arena bien graduadas Arena pobremente graduadas
Arena limosa Arena arcillosa Baja plasticidad (LL<50) Alta plasticidad (LL>50) Baja plasticidad (LL<50) Alta plasticidad (LL>50)
Figura 6. Símbolos gráficos para perfil de calicatas (SUCS)
AASHTO
Figura 7. Clasificación de suelos - método AASHTO Fuente: Manual de Carreteras – Suelos, Geotecnia y Pavimentos
Figura 8. Símbolos gráficos para perfil de calicatas (AASHTO) Fuente: Manual de Carreteras – Suelos, Geotecnia y Pavimentos
3.2.1.4.6. Resultados del laboratorio de suelos Calicata N° 1: C1
E-01/ 0.00m – 1.50m.
SUCS: Grava mal graduada con arena (GP)
AASHTO: Fragmentos de roca, grava y arena/ Excelente a bueno A- 1-a (0), con un 4.90% de finos.
Cuadro 9. Detalle de calicata
Límite Líquido: NP Límite Plástico: NP Índice de Plasticidad: NP Contenido de Humedad: 2.36% Optimo Contenido de Humedad: 5.90% CBR 100% 62.05% CBR 95% 49.58%
Fuente: Elaboración propia Calicata N° 2: C2
E-01/ 0.00m – 1.50m.
SUCS: Arcilla limo – arenosa con grava (ML-CL)
AASHTO: Suelos limosos/ Regular a malo A-4 (3) con un 65.94% de finos.
Cuadro 10. Detalle de calicata
Límite Líquido: 31
Límite Plástico: 24
Índice de Plasticidad: 7 Contenido de Humedad: 8.04% Fuente: Elaboración propia
Calicata N° 3: C3 E-01/ 0.00m – 1.50m.
SUCS: Arcilla ligera arenosa con grava (CL)
AASHTO: Suelos arcillosos/ Regular a malo A-6 (5) con un 58.25% de finos.
Cuadro 11. Detalle de calicata
Límite Líquido: 33
Límite Plástico: 21
Índice de Plasticidad: 12 Contenido de Humedad: 8.87% Fuente: Elaboración propia
Calicata N° 4: C4 E-01/ 0.00m – 1.50m.
SUCS: Arena limosa con grava (SM)
AASHTO: Fragmentos de roca, grava y arena/ Excelente a bueno A-1-b (0), con un 19.70% de finos.
Cuadro 12. Detalle de calicata
Límite Líquido: 16 Límite Plástico: 13 Índice de Plasticidad: 3 Contenido de Humedad: 2.38% Optimo Contenido de Humedad: 8.18% CBR 100% 35.72% CBR 95% 28.48%
Calicata N° 5: C5 E-01/ 0.00m – 1.50m.
SUCS: Arcilla ligera tipo grava con arena (CL)
AASHTO: Suelos arcillosos/ Regular a malo A-6 (7) con un 59.15% de finos.
Cuadro 13. Detalle de calicata
Límite Líquido: 32
Límite Plástico: 14
Índice de Plasticidad: 18 Contenido de Humedad: 7.83% Fuente: Elaboración propia
Calicata N° 6: C6 E-01/ 0.00m – 1.50m.
SUCS: Arena limo – arcillosa con grava (SM-SC)
AASHTO: Grava y arena limo o arcillosa/ Excelente a bueno A-2-4 (0) con un 15.72% de finos.
Cuadro 14. Detalle de calicata
Límite Líquido: 16
Límite Plástico: 9
Índice de Plasticidad: 7 Contenido de Humedad: 1.78% Fuente: Elaboración propia
Calicata N° 7: C7 E-01/ 0.00m – 1.50m.
SUCS: Grava mal graduada con limo y arena (GP-GM) AASHTO: Fragmentos de roca, grava y arena/ Excelente a bueno A-1-a (0) con un 9.57% de finos.
Cuadro 15. Detalle de calicata Límite Líquido: NP Límite Plástico: NP Índice de Plasticidad: NP Contenido de Humedad: 1.57% Optimo Contenido de Humedad: 7.24% CBR 100% 63.02% CBR 95% 50.33%
Fuente: Elaboración propia Calicata N° 8: C8
E-01/ 0.00m – 1.50m.
SUCS: Arena arcillosa con grava (SC)
AASHTO: Grava y arena limo o arcillosa/ Regular a malo A- 2-6 (1) con un 34.32% de finos.
Cuadro 16. Detalle de calicata
Límite Líquido: 36
Límite Plástico: 22
Índice de Plasticidad: 14 Contenido de Humedad: 8.04% Fuente: Elaboración propia
Calicata N° 9: C9 E-01/ 0.00m – 1.50m.
SUCS: Arcilla ligera tipo grava con arena (CL)
AASHTO: Suelos arcillosos/ Regular a malo A-6 (4) con un 50.26% de finos.
Cuadro 17. Detalle de calicata
Límite Líquido: 33
Límite Plástico: 20
Índice de Plasticidad: 13 Contenido de Humedad: 8.70% Fuente: Elaboración propia
Cuadro 18. Resumen de Detalles de las calicatas
ENSAYOS UNIDAD C-01 C-02 C-03 C-04 C-05 C-06 C-07 C-08 C-09
SUCS % GP ML-CL CL SM CL SM-SC GP-GM SC CL
AASHTO % A-1-a (0) A-4 (3) A-6 (5) A-1- b (0) A-6 (7) A-2 - 4 (0) A-1- a (0) A-2-6 (1) A-6 (4)
Limite Liquido % NP 31 33 16 32 16 NP 36 33 Limite Plastico % NP 24 21 13 14 9 NP 22 20 Indice de Plasticidad % NP 7 12 3 18 7 NP 14 13 Contenido de Humedad % 2.36 8.04 8.87 2.38 7.83 1.78 1.57 8.04 8.7 Optimo Contenido de Humedad % 5.9 ---- ---- 8.18 ---- ---- 7.24 ---- ---- CBR al 100% % 62.05 ---- ---- 35.72 ---- ---- 63.02 ---- ---- CBR al 95% % 49.58 ---- ---- 28.48 ---- ---- 50.33 ---- ----
Fuente: Elaboración propia