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Evaluación de la subrasante
02PAVIMENTOS
Ing. Augusto García
Estudio de
suelos
Estudio del suelo
de fundación
Estudio de suelos
de Cantera
Evaluación de la Subrasante
La caracterización de los suelos de subrasantecomprende las siguientes etapas:
�Exploración de la subrasante.
�Definición del perfil y delimitación de áreashomogéneas.
�Ejecución de ensayos de resistencia sobre los suelospredominantes.
�Determinación del valor de resistencia o de respuestade diseño para cada área homogénea.
Evaluación de la Subrasante
La respuesta de la subrasanteante las cargas del tránsitodepende de los tipos de suelo quela constituyen y de la densidad yla humedad de ellos, tantodurante la construcción comodurante el servicio.
La respuesta del suelo desubrasante es el factormás importante en ladeterminación de losespesores de diseño delpavimento
Evaluación de la Subrasante
El Estudio de Mecánica de Suelos es básico para elposterior diseño del pavimento, estabilización de taludes,diseño de mezclas de concreto y estimación de los nivelesde socavación en las zonas críticas de erosión de riberas ypuentes de la carretera.
Estudio del suelo de fundación.
Realizar la investigación del subsuelo por donde sedesplaza la vía, conocer las propiedades físicas ymecánicas, a fin de obtener los parámetros de resistencia ydeformación..
Objetivo del estudio de suelos
Metodología
Investigación de campo
Ensayos de laboratorio
Labores de gabinete
Investigación de campo - CALICATAS
El número de calicatas
indicado en el cuadro
4.1, se aplica para
pavimentos nuevos,
reconstrucción y
mejoramiento.
En caso, de estudios de
factibilidad o
prefactibilidad se
efectuará el número de
calicatas indicadas en el
referido cuadro
espaciadas cada 2.0 km
en vez de cada km
Evaluación de la Subrasante
Evaluación de la Subrasante
Evaluación de la Subrasante
Manual de Ensayo de Materiales para
Carreteras (EM - 2000)
El Manual de Ensayo de Materiales para Obras Viales EM-2000, contiene normas de ensayo, elaboradas en base a lanormatividad y exigencias establecidas por las InstitucionesTécnicas reconocidas Internacionalmente como AASHTO,ASTM, Instituto del Asfalto, ACI, etc. contrastadas con lascondiciones propias y particulares de nuestro país.
Evaluación de la Subrasante
Ensayos para el reconocimiento del terreno
Para tener éxito en el reconocimiento de un terreno, se debetener una correcta definición de las prospecciones yensayos tanto “in situ” como en laboratorio.
Por su carácter de obra lineal extensa, las carreterasrequieren en general de exploraciones que alcancenprofundidades superficiales, con un amplio espaciamiento.
Las condiciones geológicas, son las que definen si esnecesario un programa exploratorio muy detallado, comopor ejemplo en zonas inestables.
Ensayos para el reconocimiento del terreno
Calicatas
Excavaciones que permiten laobservación del terreno hastaprofundidades máximas de hasta 3 ó 4metros.
Además de observaciones de tipolitológico, se pueden obtener datossobre la compacidad del material, laestabilidad de las paredes de laexcavación, nivel freático, etc.
También permiten la ejecución dealgunos ensayos in situ a diferentescotas, como el penetrómetro dinámicode cono.
Ensayos para el reconocimiento del terreno
Existen también los llamadosmétodos geofísicos, siendo losmás utilizados:
1. Métodos sísmicos.
2.Métodos eléctricos, sondeoseléctricos verticales (S.E.V.).
3. Métodos gravimétricos.
4. Georradar
Ensayos de laboratorio
Al igual que en el caso de los ensayos “in situ”, existe unagran variedad de ensayo de laboratorio disponibles,dependiendo de las características del terreno.
Los ensayos más usuales son los deidentificación, de resistencia y dedeformabilidad.
La toma de muestras debe ser lo másrepresentativa posible de la realidad aanalizar y durante su envío hasta ellaboratorio, se cuidará de que lasmuestras no sufran deterioros o mezclasde las mismas, que nos puedan inducirerrores en los resultados obtenidos.
Ensayos de identificación de suelos
Análisis granulométrico por tamizado y sedimentación
Este ensayo tiene por objetodeterminar los diferentes tamaños delas partículas de un suelo y obtener lacantidad, expresada en tanto porciento de éstas, que pasan por losdistintos tamices de la serie empleadaen el ensayo, desde el tamiz de 2”hasta el tamiz N° 200.
Cuando se quiera conocer ladistribución de tamaños de laspartículas inferiores a dicho tamiz (Nº200), se debe completar esteprocedimiento con el desedimentación.
Ensayos de identificación de suelos
Ensayos de identificación de suelos
Análisis granulométrico por tamizado y sedimentación
De la realización de este ensayo se obtiene la siguienteinformación:
�Distribución granulométrica del suelo analizado.�Clasificación de los suelos granulares.�Se puede, en algunos casos, inferir su origen geológico.� Se pueden obtener parámetros como el diámetro efectivo,coeficiente de uniformidad, y coeficiente de curvatura.
Una vez realizado el proceso de tamizado y sedimentación, se procede a pesarlas cantidades retenidas en cada uno de los tamices, construyéndose una gráficasemilogarítmica donde se representa el porcentaje en peso de muestra retenida(o el que pasa) para cada abertura de tamiz.
Ensayos de identificación de suelos
Ensayos de identificación de suelos
Contenido en humedad.
Es junto con el contenido de vacíos, una de lascaracterísticas fundamentales para explicar elcomportamiento del suelo (especialmente en aquellos detextura más fina), como por ejemplo cambios de volumen,cohesión, estabilidad mecánica.
El método tradicional de determinación de la humedad delsuelo en laboratorio, es por medio del secado a horno, larelación (%) entre el peso agua / partículas sólidas.
Otros métodos para determinar el contenido de humedad:método del alcohol metílico, método del Speedy, y métodonuclear.
Ensayos de identificación de suelos
Ensayos de identificación de suelos
Determinación de los Límites de Atterberg
Es junto con la granulometría uno de los ensayos máscomunes, debido a la información que se obtiene del mismoy la posibilidad de clasificar un suelo a partir de los datosobtenidos.
El contenido de agua o humedad límite al que se produce elcambio de estado varía de un suelo a otro.
El método usado para medir estos límites se conoce comométodo de Atterberg y los contenidos de agua o humedadcon los cuales se producen los cambios de estados, sedenominan límites de Atterberg (LL, LP, IP, LC).
Las humedades correspondientes a los puntos de transición
entre cada uno de estos estados definen los límites líquido (LL),
plástico (LP) y de retracción (LR) respectivamente.
(a) Líquido: La presencia de una cantidad excesiva de agua anula las fuerzas de
atracción interparticular que mantenían unido al suelo (la cohesión) y lo convierte enuna papilla, un líquido viscoso sin capacidad resistente.
(b) Plástico: El suelo es fácilmente moldeable, presentando grandes deformacionescon la aplicación de esfuerzos pequeños. Su comportamiento es plástico, por lo queno recupera su estado inicial una vez cesado el esfuerzo. Mecánicamente no es aptopara resistir cargas adicionales.
(c) Semisólido: El suelo deja de ser moldeable, pues se quiebra y resquebraja
antes de cambiar de forma. No obstante, no es un sólido puro, ya que disminuye devolumen si continúa perdiendo agua. Su comportamiento mecánico es aceptable.
(d) Sólido: En este estado el suelo alcanza la estabilidad, ya que su volumen no
varía con los cambios de humedad. El comportamiento mecánico es óptimo.
Ensayos de identificación de suelos
Ensayos de identificación de suelos
Densidad de un suelo
Existen diferentes normas para determinar las diferentesdensidades de un suelo, dependiendo el uso que se le vayaa dar a las mismas.
Así podemos distinguir entre densidad aparente, densidadseca, densidad relativa, densidad máxima y densidad mínimade suelos granulares.
Ensayos de identificación de suelos
Ensayos de resistencia
Ensayo Próctor
El ensayo Próctor es un ensayo decompactación de suelo que tienecomo finalidad obtener la humedadóptima de compactación de unsuelo para una determinadaenergía de compactación.
Con los resultados del ensayo segrafica la curva de compactación,ploteando en el eje de las abscisasel contenido de humedad y en laordenada la densidad seca.
Existen dos tipos de ensayo Próctor.
�Proctor Standard
�Proctor Modificado.
La realización de un tipo u otro deberá estar de acordecon el material y el equipo de compactación que seutilizará en obra.
La humedad óptima de compactación es aquella humedad (%deagua) para la cual la densidad del suelo es máxima, es decir lacantidad de agua que hemos de añadir a un suelo para poderlocompactar al máximo con una energía concreta.
Ensayos de resistencia
Determinación de la densidad “in situ”
. Método del cono de
arena: Es un método endesuso, pero que debeutilizarse como calibraciónde otros métodos.Representa una formaindirecta de obtener elvolumen del agujeroutilizando para ello, unaarena estandarizadacompuesta por arenasilícea normalizada
Ensayos de resistencia
Determinación de la densidad “in situ”
Método con densímetro nuclear:
La determinación de la densidad yhumedad a través de este método,está basada en la interacción de losrayos gamma provenientes de unafuente radiactiva y los electrones delas órbitas exteriores de los átomosdel suelo, la cual es captada por undetector gamma situado a cortadistancia de la fuente emisora,sobre, dentro o adyacente al materiala medir.
Ensayos de resistencia
Determinación de la capacidad de soporte CBR
El ensayo CBR mide la carga necesaria para penetrar unpistón de dimensiones determinadas a una velocidadpreviamente fijada en una muestra de suelo, compactadasegún su próctor, formada por tres probetas (generalmentecompactada a 15, 30 y 60 golpes/capa), después de haberlasumergido en agua durante cuatro días y de haber medido suhinchamiento.
El hecho de sumergir la muestra se debe a que así podemosprever la hipotética situación de acumulación de humedad enel suelo después de la construcción.
Ensayos de resistencia
Ensayos de resistencia
El índice CBR se define como la relación entre la presión necesaria para que el pistón penetre enel suelo una determinada profundidad y la necesaria para conseguir esa misma penetración enuna muestra patrón de grava machacada, expresada en tanto por ciento.
Ensayos de resistencia
El índice CBR se define como la relación entre la presiónnecesaria para que el pistón penetre en el suelo unadeterminada profundidad y la necesaria para conseguiresa misma penetración en una muestra patrón de gravamachacada, expresada en tanto por ciento.
Ensayos de resistencia
Ensayos de resistencia
Ensayos de resistencia
Ensayos de resistencia
Ensayos de resistencia
Ensayos de resistencia
Ensayos de resistencia
Ensaye de
Módulo de
Resiliencia
Mr
Ensayos de resistencia
Ensayos de resistencia
Ensayos de resistencia
Ensayos de resistencia
Ensayos de resistencia
Ensayos de resistencia
Ensayos de resistencia
Ensayos de resistencia
Determinación de la
resistencia o respuesta
de diseño para cada
área homogénea
evaluación
Valor de soporte de California (CBR) de diseño
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Cálculo de modulo resilente
0.0
5000
1000
15000
20000
25000
30000
5 10 15 20
CBR 95%
CBR PROMEDIO
62
CBR (%) vs PROGRESIVA (km)
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
10+000 20+000 30+000 40+000 50+000 60+000 70+000
CBR PROMEDIO = 3.1 %MR PROMEDIO = 5271 lb/pulg2
64
El modulo de resilencia de diseño de la subrasante (Mr) se define como elvalor del modulo de resilencia que es el menor que el 60%, el 75% o el87.5% del total de valores analisados en la seccion.
Estos porcentajes se conocen como valores percentiles y estanrelacionados con el trafico de diseño.
Módulo de Resilencia de diseño
Límites para la selección de resistencia
Número de ejes de 8.2 t en el carril
de diseño (N)
Presentir a seleccionar para
hallar la resistencia
< 10 4 60
10 4 - 10 6 75
>10 6 87.5
5,000
7,000
9,000
11,000
13,000
15,000
17,000
0 20 40 60 80 100
PORCENTAJE MAYOR O IGUAL QUE
Mr. PSI
Dibújense los valores de Mr y % obtenidos.
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