TACNA – PERÚ2015

UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA

FACULTAD DE INGENIERÍAEscuela Profesional de Ingeniería Civil

TRABAJO ENCARGADO“LA MECÁNICA DE SUELOS EN LA CONSTRUCCION DE

CARRETERAS”

CURSO : MECÁNICA DE SUELOS I

GRUPO : A

DOCENTE : ING. CESAR URTEAGA

INTEGRANTES : LIMACHE RODRIGUEZ, ALEXIS OBREGON MARTINEZ, VICTOR

INDICE

1. ETAPA DE EXPLORACION DE SUELOS

2. REGISTRO DE EXCAVACION

3. DESCRIPCION DE SUELOS

4. INFORMACION DE EXPLORACION

5. CONCLUSIONES

1. ETAPAS DE EXPLORACION DE SUELOS Las etapas de la exploración de campo son:1. Trabajo preliminares de gabinete: Es la recopilación de la información del

lugar como mapas, fotografías, estudios anteriores, etc.2. Exploración detallada del sitio y muestreo: levantamiento estratigráfico y

mineralogía de los estratos rocosos y condiciones del subsuelo, mediante la ejecución de pozos de prueba denominados “calicatas” se identifican los estratos que conforman la subrasante y mide la densidad natural del estrato más desfavorable. Se debe identificar las condiciones de agua subterránea y toma de muestra para exámenes más detallados y ensayos de laboratorio

3. Pruebas de laboratorio con las muestras: Ensayos con muestras alterados y no alteradas representativas de la estratigrafía. Ensayos estándar con fines de caracterización física de los suelos y clasificación, así como ensayos especiales para determinar su capacidad de soporte.

4. Ensayos in situ: Ensayos llevados a cabo en el propio lugar, ya sea antes o durante el proceso de construcción; controles de compactación de campo, ensayos de penetración ligera con DPL, etc.

5. Reporte de resultados: detalles de estudio geológico, perfiles estratigráficos y mapeado de los resultados de penetración ligera, resultados de las pruebas de laboratorio, incluyendo los registros de excavaciones, referencias de muestras e interpretaciones estratigráficas.

ALCANCE DE LA EXPLORACIÓN DEL SITIO

La información generada por la exploración del lugar está relacionada con los depósitos superficiales de rocas y suelos. El objetivo consiste en obtener un modelo tridimensional del lugar, que se extienda tanto lateral como verticalmente, para incluir todos los estratos que puedanllegar a afectarse por las cargas transmitidas al subsuelo, producidas por la construcción de la vía. Los esfuerzos significativos transmitidos por las cargas del tránsito alcanzan hasta 1.5 m de profundidad.

Los ensayos de penetración y calicatas deben efectuarse cada 500 m en caso de carreteras y cada 100 m cuando la vía es urbana. En condiciones uniformes y homogéneas, las calicatas se pueden espaciar a varios kilómetros. En condiciones de variaciones laterales o verticales la separación se reduce, con el objetivo de identificar la zona en la que cambian las condiciones de sitio.

EXCAVACION A CIELO ABIERTO (CALICATAS)

Las calicatas permiten la inspección directa del suelo que se desea estudiar y, por lo tanto, es el método de exploración que normalmente entrega la información más confiable y completa.

De las calicatas o pozos exploratorios deberán obtenerse de cada estrato muestras representativas en número y cantidades suficientes de suelo o de roca, o de ambos, de cada material que sea importante para el diseño y la construcción.

La ejecución de las calicatas requiere un conocimiento de los suelos encontrados, la identificación visual es muy importante durante esta etapa. Las muestras pueden tomarse manualmente del fondo y de las paredes laterales de la calicata.

Las calicatas permiten extraer muestras inalteradas que serán remodeladas en el laboratorio, también permite obtener muestras inalteradas que serán protegidas para que no pierdan humedad natural y se pueden realizar ensayos de densidad in situ.

Con las muestras obtenidas en la forma descrita, se efectuarán ensayos en laboratorio y finalmente con los datos obtenidos se pasará a la fase de gabinete, para consignar en forma gráfica y escrita los resultados obtenidos, asimismo se determinará un perfil de los suelos estratigráfico.

El barrenador manual posteadoras del tipo Iwan Auger es una herramienta manual muy simple que se usa para perforaciones o sondajes en suelos blandos hasta una profundidad de 5 a 6 m.

Con el objeto de determinar las características físico-mecánicas de los materiales de la subrasante se llevarán a cabo investigaciones mediante la ejecución de pozos exploratorios ó calicatas de 1.5 m de profundidad mínima; el número mínimo de calicatas por kilómetro, estará de acuerdo al cuadro

Las calicatas se ubicarán longitudinalmente y en forma alternada, dentro de la faja que cubre el ancho de la calzada, a distancias aproximadamente iguales; para luego, sí se considera necesario, densificar la exploración en puntos singulares del trazo de la vía.

FUENTE: MANUAL DE CARRETERAS. SUELOS GEOTECNIA Y PAVIMENTOS (M.T.C.)

2. REGISTRO DE EXCAVACION

De los estratos encontrados en cada una de las calicatas se obtendrán muestras representativas, las que deben ser descritas e identificadas mediante una tarjeta con la ubicación de la calicata (con coordenadas UTM - WGS84), número de muestra y profundidad y luego colocadas en bolsas de polietileno para su traslado al laboratorio. Así mismo, durante la ejecución de las investigaciones de campo se llevará un registro en el que se anotará el espesor de cada una de los estratos del sub-suelo, sus características de gradación y el estado de compacidad de cada uno de los materiales. Así mismo se extraerán muestras representativas de la subrasante para realizar ensayos de Módulos de resiliencia (Mr) o ensayos de CBR para correlacionarlos con ecuaciones de Mr, la cantidad de ensayos dependerá del tipo de carretera.

CALICACATA CON TARJETA DE UBICACION

TABLA 4.2 FUENTE: MANUAL DE CARRETERAS. SUELOS GEOTECNIA Y PAVIMENTOS (M.T.C.)

El número de ensayos indicado en el cuadro 4.2, se aplica para pavimentos nuevos, reconstrucción y mejoramiento. En caso, de estudios de factibilidad o pre factibilidad se efectuará el número de ensayos indicados en el referido cuadro, por 2 veces la longitud indicada (ejemplo, para Carreteras de Tercera Clase “Cada 4.0 km se realizara un CBR” en lugar de un CBR cada 2.0 km. En caso de estudios a nivel de perfil se utilizará información secundaria existente en el tramo del proyecto, de no existir información secundaria se efectuará el número de ensayos del cuadro 4.2, por 3 veces la longitud indicada (ejemplo, para Carreteras de Segunda Clase “Cada 4.5 km se realizara un CBR” en lugar de un CBR cada 1.5 km).

ENSAYO DE CBR

Equipo:

-Para medir las cargas y penetración se empleará el equipo CBR y un camión cargado.

Determinación de la densidad y humedad

- Se realizara en un sitio próximo al seleccionado para hacer el ensayo.

Determinación del CBR

- Antes de empezar el ensayo se limpiara el sitio y nivelará la superficie- El ensayo se efectúa aplicando las cargas y registrando las penetraciones del pistón.- El CBR in situ se determinara a varias profundidades, generalmente en tres niveles

diferentes y se toma como CBR de diseño el valor promedio de los CB obtenidos.

3. DESCRIPCION DE SUELOS

Los suelos encontrados serán descritos y clasificados de acuerdo a metodología para construcción de vías, la clasificación se efectuará obligatoriamente por AASHTO y SUCS, se utilizarán los signos convencionales de los cuadros 4.3 y 4.4:

Las Propiedades Fundamentales a tomar en cuenta son:

Granulometría: representa la distribución de los tamaños que posee el agregado mediante el tamizado según especificaciones técnicas (Ensayo MTC EM 107).

A partir de la cual se puede estimar, con mayor o menor aproximación, las demás propiedades que pudieran interesar.

El análisis granulométrico de un suelo tiene por finalidad determinar la proporción de sus diferentes elementos constituyentes, clasificados en función de su tamaño.

La Plasticidad: es la propiedad de estabilidad que representa los suelos hasta cierto límite de humedad sin disgregarse, por tanto la plasticidad de un suelo depende, no de los elementos gruesos que contiene, sino únicamente de sus elementos finos. El análisis granulométrico no permite apreciar esta característica, por lo que es necesario determinar los Límites de Atterberg.

Los Límites de Atterberg establecen cuan sensible es el comportamiento de un suelo en relación con su contenido de humedad

IP = LL – LPLímite Líquido (LL), cuando el suelo pasa del estado semilíquido a un estado plástico y puede moldearse.Límite Plástico (LP), cuando el suelo pasa de un estado plástico a un estado semisólido y se rompe.

Equivalente de Arena: Es la proporción relativa del contenido de polvo fino nocivo ó material arcilloso en los suelos o agregados finos (ensayo MTC EM 114). Es el ensayo que da resultados parecidos a los obtenidos mediante la determinación de los límites de Atterberg, aunque menos preciso. Tiene la ventaja de ser muy rápido y fácil de efectuar.

Humedad Natural: Otra característica importante de los suelos es su humedad natural; puesto que la resistencia de los suelos de subrasante, en especial de los finos, se encuentra directamente asociada con las condiciones de humedad y densidad que estos suelos presenten.

Ensayos CBR: (ensayo MTC EM 132), una vez que se haya clasificado los suelos por el sistema AASHTO y SUCS, para caminos contemplados en este manual, se elaborará un perfil estratigráfico para cada sector homogéneo o tramo en estudio, a partir del cual se determinará el programa de ensayos para establecer el CBR que estará referido al 95% de la MDS que es el valor soporte o resistencia del suelo , (Máxima Densidad Seca) y a una penetración de carga de 2.54 mm.

Para la obtención del valor CBR de diseño de la subrasante, se debe considerar lo siguiente:

1. En los sectores con 6 o más valores de CBR realizados por tipo de suelo representativo o por sección de características homogéneas de suelos, se determinará el valor de CBR de diseño de la subrasante considerando el promedio del total de los valores analizados por sector de características homogéneas.

2. En los sectores con menos de 6 valores de CBR realizados por tipo de suelo representativo o por sección de características homogéneas de suelos, se determinará el valor de CBR de diseño de la subrasante en función a los siguientes criterios:

3. Si los valores son parecidos o similares, tomar el valor promedio.

4. Si los valores no son parecidos o no son similares, tomar el valor crítico (el más bajo) o en todo caso subdividir la sección a fin de agrupar subsectores con valores de CBR parecidos o similares y definir el valor promedio. La longitud de los subsectores no será menor a 100 m.

5. Una vez definido el valor del CBR de diseño, para cada sector de características homogéneas, se clasificará a que categoría de subrasante pertenece el sector o subtramo, según lo siguiente:

4. INFORMACION DE EXPLORACION

PERFIL ESTRATIGRÁFICO

En base a la información obtenida de los trabajos de campo y ensayos de laboratorio se realizará una descripción de los diferentes tipos de suelos encontrados en las calicatas o pozos. Una vez que se haya clasificado los suelos por el sistema AASHTO, se elaborará un perfil estratigráfico para cada sector homogéneo o tramo en estudio, a partir del cual se determinará los suelos que controlarán el diseño y se establecerá el programa de ensayos para definir el CBR de diseño para cada sector homogéneo.

SECTORIZACIÓN

Para efectos del diseño de la estructura del pavimento se definirán sectores homogéneos donde, a lo largo de cada uno de ellos, las características del material del suelo de fundación o de la capa de subrasante se identifican como uniforme. Dicha uniformidad se establecerá sobre la base de las características físico-mecánicas de los suelos (Clasificación, plasticidad). El proceso de sectorización requiere de análisis y criterio del proyectista, teniendo en cuenta las características

del material de suelo de la subrasante, el tráfico vial, el drenaje y/o subdrenaje, microclimas y otros aspectos que considere el Ingeniero Responsable.

Para la identificación de los sectores de características homogéneas, se tendrá en cuenta los resultados de las prospecciones y ensayos, previamente a ello se deberá establecer una estrategia para efectuar el programa exploratorio y, a partir de ello, se ordenará la toma de las muestras necesarias de cada perforación, de manera de poder evaluar aquellas características que siendo determinantes en su comportamiento, resulten de sencilla e indiscutible determinación.

CORTES Y TERRAPLENES

Los taludes de corte dependerán de la naturaleza del terreno y de su análisis de estabilidad (Estudio Geotécnico), pudiendo utilizarse (a modo referencial) las siguientes relaciones de corte en talud (V:H), que son apropiados para los tipos de materiales (rocas y suelos) indicados en el cuadro 4.12.

Los taludes de relleno igualmente estarán en función de los materiales empleados, pudiendo utilizarse (a modo de taludes de relleno referenciales) los siguientes que son apropiados para los tipos de material incluidos en el siguiente cuadro:

CONCLUSIONES

• Para realizar una exploración de suelos son fundamentales los ensayos de suelos en laboratorio como ensayos in situ.

• Con la exploración de suelos se puede tomar decisiones para realizar el diseño ya que dependiendo del tipo de suelo podemos saber que pavimento se puede diseñar.

• Para facilitar el trabajo del diseño de pavimentos, el MTC tiene reglamentos donde se encuentran tablas para poder guiarse y realizar los paso correctos.

• En la exploración del terreno no solo se explora el suelo, también se explora las rocas.