UNIVERSIDAD ALAS PERUANA

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SUELOS DE SUBRASANTE EN CAMINOS, AEROPUERTOS Y FERROCARRILES

Es necesario tener en cuenta la sensibilidad del suelo a la humedad, tanto en lo que se refiere a la resistencia como a las eventuales variaciones de volumen. Es una parte esencial en el diseño de pavimentos.

Subrasante En Caminos

Es la capa de terreno de una carretera que soporta la estructura de pavimento y que se extiende hasta una profundidad que no afecte la carga de diseño que corresponde al tránsito previsto. Esta capa puede estar formada en corte o relleno y una vez compactada debe tener las secciones transversales y pendientes especificadas en los planos finales de diseño.

Propiedades De La Subrasante:

Propiedades Físicas:

• Granulometría ( propiedades iniciales de los suelos)

• Clasificación de los suelos

• Relación humedad-densidad.

Propiedades Ingenieriles:

• Módulo resiliente

• Módulo de Poisson

• Valor de soporte del suelo

• Módulo de reacción de subrasante (K)

Funciones De La Subrasante:

Se pueden nombrar las siguientes funciones que debe cumplir una subrasante, independientemente del tipo de pavimento, estas son: 

Debe ser resistente a los esfuerzos y deformaciones producidas por el tránsito y el intemperismo, proporcionando un valor de soporte mínimo a la estructura de pavimento en tal forma que limite las deflexiones a los valores tolerables

RESISTENCIA:

TERRENO DE FUNDACION PROPIAMENTE DICHA:

Entre las cualidades de una subrasante, que generalmente son deseables

por los ingenieros de vías, se tienen las siguientes.  - Una alta resistencia. 

- Permanencia de la resistencia por lo menos durante la vida útil delvimento.  - Una buena uniformidad en todas las direcciones. 

- Una alta densidad. 

- Poco susceptibles a los cambios volumétricos. 

- Poco susceptibles a la acción del agua. 

- Buena trabajabilidad durante el proceso de compactación. 

- Permanencia de las propiedades inducidas mediante la compactación. 

Los Suelos Como Subrasante:

• Este tipo de subrasante se puede dividir en dos grandes grupos, a saber:

b) SUBRASANTE CONSTITUIDAS POR LIMOS PLÁSTICOS Y ARCILLAS.- En los terrenos de fundación constituidos por limos plásticos y arcillas han de distinguirse dos casos diferentes, a saber: • Subrasantes constituidas por suelos de baja compresibilidad (CL, ML, OL ) • Subrasantes constituidas por suelos de alta compresibilidad (CL, MH, OH) 

a) SUBRASANTE CONSTITUIDAS POR SUELOS FRICCIONANTES.-

Algunos problemas que se pueden presentar con estos suelos, están ligados al flujo de agua a través de ellos ; entre los más frecuentes se pueden nombrar: • Colapso rápido de la estructura• Tubificación• Licuación

El Agua En El Terreno De Cimentación

El agua que corre sobre la superficie de terreno lo erosiona y más tarde, se incorpora a agua corriente superficial.

La variación de los niveles de nivel freático van a afectar las propiedades de los suelos, los principales efectos son: 

• Al variar el contenido de humedad, varia la resistencia al esfuerzo cortante

• Las variaciones en el nivel de agua freática no son nunca uniformes

• En suelos de naturaleza expansiva los cambios en el contenido de agua generan cambios de volumen perjudiciales.

• El agua puede producir erosiones en la vía y en el terreno de cimentación si se le deja correr superficialmente durante tramos largos.

Estudio De Las Condiciones De Drenaje:

Esto se logra mediante la construcción de económicos y prácticos sistemas de drenaje, entre los más conocidos se tienen los siguientes:

a) DRENAJE SUPERFICIAL

• Pendiente transversal o bombeo 

• Cunetas • Bordillos• Rondas o zanjas de

coronación o contracunetas alcantarillas 

• Las guarniciones los lavaderos 

• Bajadas • Bermas • El uso apropiado de

vegetación • Canales interceptores 

b) EL SUB DRENAJE 

• Filtros o sub-drenes • Drenes horizontales • Capas rompedoras de

capilaridad • Pozos verticales • Galerías filtrantes • Trincheras estabilizadoras • Bases o sub-bases

permeables 

Subrasante En Aeropuertos

Los aeropuertos son las terminales en tierra donde se inician y concluyen los viajes de transporte aéreo en aeronaves. Las funciones de los aeropuertos son varias, entre ellas el aterrizaje y despegue de aeronaves, abordaje y des abordaje de pasajeros, equipajes y mercancías, reabastecimiento de combustible y mantenimiento de aeronaves, así como lugar de estacionamiento para aquéllas que no están en servicio.

Caracterización De La Subrasante

Con el objeto de determinar las características físico-mecánicas de los materiales de la sobrasarte se llevarán a cabo investigaciones mediante la ejecución de pozos exploratorios.

 

Cuando la capa de subrasante sea arcillosa o limosa y, al humedecerse, partículas de estos materiales puedan penetrar en las capas granulares del pavimento contaminándolas, deberá proyectarse una capa de material separador de 10 cm. de espesor como mínimo o un geosintético, según lo justifique el Ingeniero Responsable.

Geotesinteticos

En pavimentos de aeropuertos, los geosintéticos son utilizados para estabilizar suelos blandos, separar y reforzar las capas granulares y reforzar la carpeta asfáltica. El uso de los geosintéticos previene la perdida de material granular y mantiene la integridad estructural, aumentando la vida útil de los pavimentos construidos sobre suelos blandos.

 Estabilización Y Refuerzo De Subrasantes

Las geomallas y geotextiles se utilizan para refuerzo de suelos de subrasante blandos compresibles en la construcción de vías, dado que otorgan una componente estructural que permite la compactación eficiente de las capas granulares y reducen el espesor requerido. El efecto de refuerzo es generado por las siguientes características:• Al interactuar con el agregado, restringen el desplazamiento lateral • Por su alta resistencia a la tensión limitan la profundidad de la

envolvente de falla por capacidad portante, • Generan un efecto de membrana tensionada, que reduce la presión

de contacto sobre el suelo de subrasante.• Aumentan la capacidad de distribución de esfuerzos en

profundidad• Por su bajo creep garantizan control de deformaciones a largo

plazo• Garantizan la condición de drenaje de las capas, dada su

estabilidad en el desempeño hidráulico en cualquier escenario de tensión o confinamiento

Estabilización De Suelos Con Cal.-

La cal tiene una historia extensa como una opción de tratamiento de suelos para la construcción de aeropuertos. Los ejemplos incluyen el Aeropuerto Internacional de Denver, el Aeropuerto Dallas Ft. Worth y Newark. Muchos aeropuertos en los Estados Unidos se amplían alargando las pistas de aterrizaje y despegue, calles de taxeo y Estacionamientos.

La mayor parte de aeropuertos construyen en propiedades existentes o compran propiedades adyacentes, y por lo tanto tienen poco control sobre el terreno y las condiciones del suelo.

Subrrasante En Ferrocarriles

Un ferrocarril se puede definir como la vía provista de guías paralelas, denominadas rieles, sobre las cuales se deslizan una serie de trenes movidos por tracción mecánica.

Construccion De La Via

La vía de un ferrocarril se compone de dos partes principales: las terracerías y la superestructura.

Terracerías:

Conjunto de obras formadas por cortes y terraplenes para llegar al nivel de subrasante, y a la superestructura.

Superestructura:

parte que va arriba de la terracería y la forman dos hileras de rieles sujetos a piezas transversales llamadas durmientes, que a su vez descansan sobre un lecho de material pétreo denominado balasto, a lo que hay que agregar los accesorios de la vía tales como placas, planchuelas, tornillos, etc.

El Riel

Viene designado por el número de libras de peso por cada yarda de longitud o calibre. En el caso de T.F.M. se utilizan los calibres de 100,112, 115 lb/yd. Está formado por tres partes que son: la cabeza u hongo del riel, el alma y el patín.

Sus Partes

• El alma de los rieles es la parte que ha sido diseñada con el fin de absorber los efectos de corte como también los efectos flectores que se producen por la acción de cargas transversales.

• El patín debe darle al riel su resistencia máxima y una superficie contra las fuerzas transversales que provocan su volteo.

Los Durmientes

Se llaman durmientes o traviesas a las piezas que se colocan transversalmente sobre el balasto para proporcionar a los rieles de la vía un soporte adecuado. Los durmientes no solo soportan los rieles sino que además, proporciona un medio para que los rieles se conserven con seguridad a la distancia correcta del escantillón.

• Dimensiones Del Durmiente:

En México, las dimensiones reglamentarias de los durmientes son de 7 pulgadas de grueso, 8 pulgadas de ancho y 8 pies de largo (7" * 8" * 8´).

El Balasto

Se llama balasto a cierta clase de material escogido, tal como piedra triturada, grava, escoria, cenizas, etc. que se coloca sobre las terracerías compactadas para dar apoyo y estabilidad a los durmientes o traviesas.

El balasto mantiene a los durmientes alineados y nivelados, permitiendo arrojar el agua fuera de ellos y haciendo posible el alineamiento, nivelación y elevación de la vía o bien la renovación de los durmientes sin tocar el lecho.

Cuando se coloca correctamente y tiene suficiente espesor, el balasto proporciona un soporte firme y uniforme a los durmientes y distribuye por igual la presión causada por el peso y el empuje de los trenes que transitan por la vía. 

Procedimiento De Construcción De Una Vía Ferroviaria

• Básicamente lo que se hace es quitar toda la vegetación existente por donde pasará la vía y se quita la capa de suelo con materia orgánica presente (desmonte y despalme).

• Después, basándose en los estudios de mecánica de suelos, se excava a una profundidad en la que se encuentre un suelo capaz de soportar la carga a la cual será sometido (profundidad de desplante).

• Para darnos una idea de lo anterior, presentamos el siguiente croquis:

• Una vez hecho lo anterior, se procede a realizar la formación de terraplén en capas de 20 cms. de espesor y compactadas al 95% de su peso volumétrico seco máximo prueba proctor estándar, hasta llegar al nivel de subrasante.

• Se coloca la capa de sub-balasto, con un espesor mínimo de 8" y una compactación del 100% de su peso volumétrico seco máximo en la prueba proctor estándar.

• A continuación, mostramos un croquis de cómo queda finalmente el perfil de la vía:

Solución De Problemas Encontrados En Ferrocarriles

En terrenos de bajo soporte se aconseja el uso de un geotextil que actua como separador y filtro sobre los suelos existentes, es por eso que se recomienda el uso de un geotextil tejido de resistencia media.

El geotextil se extiende sobre el terreno existente, previa limpieza, en sentido transversal al eje de vía. Se cubre en exceso toda la caja, sobrepasando lateralmente casi 50 cm la base prevista del terraplén, en los tramos donde se debe elevar la cota.