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Laboratorio No. 4 :
ENSAYO DE PDC
PENETRACIÓN DINAMICA DE CONO
INV E- 172 13
Presentado por:
Ginna Gómez Ortiz
CODIGO: 506471
Brahiam Stiven Pacheco
CODIGO: 5 07335
Stiven Padilla Peña
CODIGO: 507050
Daniel Gordo
CODIGO: 505145
Oscar Rodríguez
CODIGO: 507069
Juan Carlos Alvarado
CODIGO: 508175
Presentado a: ING. CARLOS SLEBI
UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERIA
PROGRAMA INGENIERÍA CIVIL
PAVIMENTOS Y LABORATORIO
Marzo de 2022
BOGOTÁ D.C
USO DEL PENETRÓMETRO DINÁMICO DE CONO EN APLICACIONES DE PAVIMENTOS
A POCA PROFUNDIDAD
INV E - 172 13
I. OBJETO.
Este ensayo tiene como fin determinar la capacidad de soporte (CBR) in-situ de suelos
inalterados y/o materiales compactados mediante el uso del cono dinámico de
penetración con un martillo de 8 kg (17.6 lb).
II. INTRODUCCIÓN.
Es de mucha importancia la aplicación de estudios previos de suelos, ya que nos
permite conocer las propiedades físicas y mecánicas del suelo, es por esto que este
procedimiento nos permitirá conocer la resistencia de los suelos para estimar un valor
de CBR in-situ.
El Penetrómetro Dinámico de Cono (PDC), fue desarrollado por Van Vuuren (1969) y
fue empleado durante una extensiva investigación del comportamiento de los
pavimentos a cargo del Departamento de caminos del “Transvaal Provincial
Administration” de Sudáfrica durante 1973, enn un esfuerzo por estirar de forma simple
la resistencia in-situ de los materiales de subrasante y capas que conforman el
pavimento.
Esta investigación se ha realizado con suelos existentes en las carreteras de
Colombia, siguiendo los modelos matemáticos existentes y proporcionando relaciones
aplicables a otros países para determinar valores de CBR en base a los ensayos de
PDC in situ. Independientemente del lugar o la magnitud de la estructura con este
estudio se pueden determinar muchos factores tales como sus propiedades físicas y
mecánicas del suelo, su clasificación, y entre otras.
Con base a lo anterior, el presente informe de laboratorio, tiene como objetivo realizar
la correlación de entre el ensayo de PDC y CBR in-situ, definidos en el Instituto
Nacional de Vías – INVÍAS, establecidos en esta norma y nombrados como normas
I.N.V.E-148 (CBR de suelos compactados en el laboratorio y sobre muestra inalterada)
y I.N.V.E-172 (Uso del Penetrómetro dinámico de cono en aplicaciones de pavimentos
a poca profundidad) y según los resultados obtenidos se podrá comparar con dicha
norma.
Un compañero era el encargado de sostener el equipo a través de la manija en
una posición vertical, la levantaba y liberaba el martillo, de manera que cayera
en la altura especificada, fijándonos de que empezara la lectura en el nivel de
referencia 0. El otro compañero se encargaba de medir y registrar la lectura de
la penetración por cada golpe (18 golpes). Figura 2.
Figura 2 Procedimiento PDC
Una vez se completó el ensayo, hasta que la penetración llego a 1000 mm, se
procedió a extraer el equipo dirigiendo el martillo hacia arriba y golpeándolo
contra la manija.
Por último, se registraron los golpes según la norma INV 172 – 13, se
registraron las características del equipo, en una columna se tomó nota del
número de golpes y en la siguiente columna la penetración en cm.
IV. CÁLCULOS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS.
Registro y análisis datos.
Kleyn y Van
Heerden
TRL US - CH MTP Prom
# golpes
Penetración
acum (cm)
Penetración
acum (mm)
Pen entre
lecturas
(mm)
Pen por
golpe
(mm)
Factor
martillo
índice PDC CBR (%) CBR (%) CBR (%) CBR (%) CBR (%)
Valor 10.41 21.35 25.37 33.44 21.33 25.
V. ANÁLISIS DE RESULTADOS
Los valores obtenidos para el ensayo de PDC y correlacionados con el CBR efectuados sobre
la subrasante, presentan clasificación aceptable con valores que van desde 15.81 % hasta
19.35%, lo cual ofrece una capa de resistencia regular para el soporte de cualquier estructura
de pavimento.
Según la gráfica de PDC nos da la perspectiva de tener 2 estratos de suelo lográndolo
observar en los cambios de pendiente; lo que nos daría un índice de PDC y CBR para cada
suelo: Según lo anterior estos valores serían:
Suelo 1:
Kleyn y
Van
Heerden
TRL
US -
CH
MTP Prom
golpes
Penetración
acum (cm)
Penetración
acum (mm)
Pen entre
lecturas
(mm)
Pen por
golpe
(mm)
Factor
martillo
índice
pdc
CBR (%)
CBR
CBR
CBR
CBR
Índice PDC: 37.
CBR Promedio: 5.88 %
*Lo que nos daría un suelo muy pobre - regular a una penetración de 43.5 cm
Suelo 2:
Kleyn y
Van
Heerden
TRL
US -
CH
MTP Prom
golpes
Penetración
acum (cm)
Penetración
acum (mm)
Pen entre
lecturas
(mm)
Pen por
golpe
(mm)
Factor
martillo
índice
pdc
CBR (%)
CBR
CBR
CBR
CBR
Índice PDC: 7.
CBR Promedio: 37.15 %
*Lo que nos daría un suelo muy bueno a una penetración de 83 .5 cm
VI. CONCLUSIONES.
1. Logramos determinar según la curva de PDC dos estratos diferentes con un índice
de PDC y CBR distintos.
2. El primer estrato está a una penetración acumulada de 43.5 cm con 4 golpes, y
arrojándonos un índice de PDC de 37.50 y un CBR de 5.88% nos da una
clasificación para este suelo de una Sub-rasante muy mala o pobre.
3. El segundo estrato está a una penetración acumulada de 8.5 cm con 14 golpes, y
arrojándonos un índice de PDC de 7.50 y un CBR de 37.15% nos da una
clasificación para este suelo de una Sub-base muy buena.
Laboratorio No. 5 :
CBR DE SUELOS COMPACTADOS EN EL LABORATORIO Y
SOBRE MUESTRA INALTERADA
INV E- 148 13
Presentado por:
Ginna Gómez Ortiz
CODIGO: 506471
Brahiam Stiven Pacheco
CODIGO: 5 07335
Stiven Padilla Peña
CODIGO: 507050
Daniel Gordo
CODIGO: 50 5145
Oscar Rodríguez
CODIGO: 507069
Juan Carlos Alvarado
CODIGO: 508175
Presentado a: ING. CARLOS SLEBI
UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERIA
PROGRAMA INGENIERÍA CIVIL
PAVIMENTOS Y LABORATORIO
Abril de 2022
BOGOTÁ D.C
CBR DE SUELOS COMPACTADOS EN EL LABORATORIO Y SOBRE MUESTRA INALTERADA
INV E - 148 13
I. OBJETO.
Este ensayo tiene como fin determinar el índice de resistencia de los suelos de
subrasante, subbase y base, denominado CBR (California Bearing Ratio). Este
método de ensayo está proyectado, aunque no limitado, para la evaluación de la
resistencia de materiales que contengan tamaños máximos de partículas de menos
de 19 mm (¾").
II. INTRODUCCIÓN.
La evaluación de las propiedades de resistencia de los suelos de cimentación o para
carreteras empleando métodos directos siempre es lo más deseado, pero
frecuentemente éstos son difíciles y costosos, como el ensayo de CBR in-situ. Debido
a esto se recurre a un método indirecto, tal como el CBR de laboratorio, ensayando la
muestra en condiciones desfavorables, que en muchos casos no logra representar con
absoluta fidelidad las condiciones reales de trabajo.
Uno de los más usados es el CBR (California Bearing Ratio), el cual es un índice
empleado para expresar las características de resistencia y deformación de un suelo,
estableciéndose en la una relación entre la resistencia a la penetración de un suelo y
la que corresponde a un material de referencia.
Este método fue propuesto en 1929 por los ingenieros T.E. Stanton y O.J Porter del
departamento de carreteras de California. Desde esa fecha tanto en Europa como en
América, el método CBR sea generalizado y es una forma de clasificación de un suelo
para ser utilizado como subrasante o material de base en la construcción de
carreteras. Durante la segunda guerra mundial, el cuerpo de ingenieros de los estados
unidos adopto este ensayo para utilizarlo en la construcción de aeropuertos.
La experiencia ha demostrado que los resultados del ensayo CBR para aquellos
materiales que contienen porcentajes sustanciales de partículas retenidas en el tamiz
4.75 mm (No. 4), son más variables que los de los materiales más finos. En
consecuencia, se pueden requerir más pruebas para estos materiales, con el fin de
establecer un valor confiable de CBR.
Figura 3 Disco Espaciador (INV- 148 13)
Martillos de compactación – Como los descritos en las normas INV E–141 e INV E–
142, excepto que, si se usa un martillo mecánico, solo se permite el empleo del de
cara circular.
Figura 4 (INV- 148 13)
Aparato medidor de expansión – Compuesto por los elementos indicados en los
numerales 5.5.1 y 5.5.2, y cuya masa total no puede exceder de 1.27 kg (2.8 lb).
Figura 5 Aparato medidor de expansión (INV- 148 13)
Una placa de metal perforada – Una para cada molde, de 149.23 + 1.6 mm (5 7/8 ±
1/16") de diámetro, con no menos de 42 perforaciones de 1,6 mm (1/16") de diámetro,
distribuidas uniformemente sobre el área de la placa.
Figura 6 Placa perforada (INV- 148 13)
Sobrecargas metálicas – Unas diez por cada molde, una o dos anulares y las
restantes ranuradas (similares a herraduras), con una masa de 2.27 ± 0.02 kg (5 ±
0.10 lb) cada una y 149.23 ± 1.6 mm (5-7/8 ± 1/16") de diámetro exterior. La anular
debe tener un orificio central de, aproximadamente, 53.98 mm (2-1/8") de diámetro.
Figura 7 Sobrecargas (INV- 148 13)
Termostáticamente controlado, preferiblemente de tiro forzado, regulable a 110 ±
5°C (230 ± 9° F).
Figura 8 Horno (INV- 148 13)
Figura 11 Peso de la muestra compactada
Colocar un disco papel filtro sobre la base, collar y disco espaciador. Se da vuelta a la
muestra de forma que el suelo quede en contacto con el papel filtro.
Llevar la muestra a la máquina de compresión y sentar el pistón sobre la superficie del
suelo, utilizando una carga inicial. Fijar en cero el deformimetro de medida de cara y
de penetración como se muestra en la figura 12.
Figura 12 Muestra en máquina de compresión.
Se hace lectura de las deformaciones (para cada molde) y se toman las
respectivas lecturas del deformimetro de carga.
Se toma una muestra de 300g en una tara y se lleva al horno
Al siguiente día se toma el peso seco de esta muestra.
Datos Obtenidos:
Ensayo CBR
Pistón
Diámetro 50 mm
Área 3"
M1 (10 Golpes) M2 (25 Golpes) M3 (56 Golpes)
Peso material 5000 g 5000 g 5000 g
D(cm) 15.22 cm 15.24 cm 15.25 cm
H(cm) 11.67 cm 11.77 cm 11.78 cm
Volumen(gr/cm³) 2124.02 2147.30 2151.
Peso Molde + Base+
Falso Fondo 10148 g 10036 g 10033 g
Agua 400 ml 400 ml 400 ml
Humedad natural 1.5% 1.5 1.5 1.
Peso Compacto+Base+
Falso Fondo
14329 g 14449 g 14593 g
Peso Tara 57 g 56 g 64 g
Peso tara + Material
Húmedo
357 g 356.4 g 364 g
Peso seco + Tara 333.90 g 33 4 g 342.20 g
Peso seco - Tara 276.90 g 277.60 g 278.20 g
Peso muestra
compactada
4181 g 4413 g 4560 g
Densidad Húmeda 1.97 g/cm³ 2.06 g/cm³ 2.12 g/cm³
Peso muestra húmeda
300 g 300 g 300 g
Peso del Agua
23.1 g 22.4 g 21.8 g
Contenido de Humedad
ρ Seco 1.82 g/cm³ 1.90 g/cm³ 1.97 g/cm³
Tabla 1 Datos CBR Laboratorio
Gráficas Esfuerzo vs Penetración
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.
Esfuerzo (lMPa)
Penetración (pulg)
Molde 56 golpes
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.
Esfuerzo (MPa)
Penetración (pulg)
Molde 10 golpes
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.
Esfuerzo (MPa)
Penetración (pulg)
Molde 25 golpes
Esfuerzo (MPa)
Penetración (pulg)
56 Golpes 25 Golpes 10 Golpes
TABLA RESUMEN
GOLPES
CBR 0.1" (%) 16.71 49.01 61.
CBR 0.2" (%) 29.13 62.40 85.
MEDIA CBR (%) 22.92 55.70 73.
GAMA SECO (G/CM3) 1.817 1.902 1.
HUMEDAD (%) 9.5 9.5 9.
Gama
(g/cm3) CBR (%) Gama (g/cm3)
CBR (%) 41.
Gama (g/cm3)
CBR (%)
Curva del CBR
CBR (%) = 344.6 gamaseco- 602.
R² = 0.
1.80 1.85 1.90 1.95 2.
CBR (%)
Gama seco (g/cm3)
Curva del CBR
