Carreteras, Calles y Aeropistas - V RODAS

CARRETERAS, CALLES Y AEROPISTAS PRTiVCIPlOS G E N E R ALES D E LA MECANICA DE SUELOS APLICADOS A LA PAVIMENTACIdN

Y METODOS PARA EL CALCULO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES

POR

RAGL VALLE ROODS INGENIERO CIVIL

CUARTA EDICIdN

LreRERlA

BUENOS AlRES

"EL ATENEO''

EDITORIAL

- LIMA - RIO DE JANEIRO - CARACAS - MEXICO - BARCELONA

MONTEVIDEO

Corno en ediciones anteriores, presentamos e n esta .$F cdicidtk las clasificc~cionesd e suelos lnds cmpleadas en la actwulidnd, irtnto cot!.21t1a breve descripci6n de 10s principales ensavos d e suelos y nlnfcrialev de con.~truccidnrelueionados con la pavimcntaci6n de cor rstrras. cnllcs j~ pistas d e aterrixaje. Asimismo, indicamos 10s nzt;toilos mcis ~ n l p l ~ a d en o s el clikzllo d e pavimentos flexibles. Todos 10s ettsayos de lahoratorio, me'todos de culculo y clasificaeiones de suelos, Itrr?? sido revisados y se 10s presenta e n esta edicidn con las m o d i f i c a c i o ~ ~ v s recienteme~ztc~fectuadus y apro badas por 20s principlcles orgunismos f bcnicos de vialidnd. Gran parte drl. nzaferiab ticnico d e este libro ha sido tornado libremente de zcn sitln t i ? n ~ r ot7e libros, f olletos ?/ .I-e.t!istas, p~lblicitdos en 10s Estados Unidos y E?{ropn, tanfo por argar~ismozroficiales cowto por entidudes particulnr~s. Sin e t t ~ b a r g o cube , destaear las publicaciones te'cnicus editadas perihiicarnente por la American Society of Civil Engineers, Americnn Association of State Highway O f f i c i a l s ( A A S H O ) , Hig hwag Research Board, Asphalt I n s t i t u t e y Departumentos de Curretcratr de los diferentes Estados de la Unidn. Al final d e cadn capftvlo indicamos la bibliografia consultada. Asimisnio, a1 f i m l del libro presentamos el texto completo d e 20s ensayos dc In bo,oator.io rnds ernpleado8 e n la actualidad y que hart sido adoptados como Me'todos Standard por la AASHO. Nos sentimos altan!ente honrados 1~ e x p r e s a m s una vex mhs nuestro agradecimiento a 20s colegas ingenieros y egtudiantes d e ingenieria, por la favorable aeogida que han dispensado a este libro.

PRlNCIPlOS GENEKALES DE LA MECANICA

DE SUELOS APLICADOS A LA PAVIMENTACION

P R I 3 1 E R A

P A R T E

S U E L O S 1. InccstiyaciLin tlct s i t i o 3 pet'fil del subslcelo. .?. Explornciha y obtencidn de muestrus: de prkstarno, tewccplcnes y subrasrr?~ trjs.

Zonas

3. Formacid~zdc 10s szlolos.

4. Factores de f o ~ m a c i l i l zdc 10s sztelos. 5. Caructeristicas clt: 10s sue1o.s.

,

6. Andlisis d e suelns y

ensaws a ~ealixnrsc.

1.

I N V E S T I G A C I ~ NDEL SZTIO Y PEKFIL DEL SUBSUELO INVESTIGA4CI6rNDEI, SITIO

Por lo general, no se asigna a esta primera operacihn la importancia que merece. El estudio del sitio donde se proyecta construir un pusnte, un pavimento, etcktera, 1- particukrmente la operacidn de obtener muestras, se deja muchas veces en manos de personal poco experimentado. Tanto el estudio del sitio donde se proyecta levantar una estructura, como la obtenci6n de muestras, es de gran importancia y deberia hacerse bajo la direccibn y constante s upervisjbn de un ingeniero especialista en suelos, o de un ge61ogo. El estudio del suelo no debe limitarse a1 Iuyar por donde pasarA una carretera, o donde se levantar5 un terraplhn, un puente, etcetera, sjno que debe comprender toda la zona circunvecjna. El estudio del sitio debe comprender 10s yrincipales accidentes naturales del terreno, como ser: quebradas, riachuelos, zonas anegadizas, vegetaci6n existente, etcktera, datos estos que son rnuy valiosos para poder proyectnr sistemas de dre~aje,prevenir y evitar deslizamientos que pudjeran presentame posteriormente, etcktera. Asirnisrnn, el conocimiento de las oaracteristicas de la regi6n: si es, o no, una zon:~ Iluviosa, etcCtera, es importante. Los taludes de 10s cortes a efectuarse, de 10s terraplanes a construirse, 10s espesores de pavimento, etcktera, pueden ser rnodificados de acuerdo con estoa datos de campo. Hoy en dia el estudio del sjtio se ha ximpljfieado grandemente. pues ae cuenia Fa con una informaci6n valiosa y detallada proveniente de 10s levantamientos topograficos que se realizan, de 10s estudios ~eol6gicosde la regirjn y de los levantamientos aerof cltogrambtricos. Los mapas topogrificos, geol6gjcos, fotografias akreas, mosaicos. etcetera, proporcionai-i datos valiosisimos al jngeniero o ge6lngo que estA a cargo del estudio de una zona determinada.

RAOL VALLE RODAS

PERFIL D m SUBSUELO Una vez conocidos 10s perfires topogrk€icosde la zona por donde pawarit la w e t e r a , avenida o pbta de aterrizaje, y eshblecida que haya i d o la subrasante, es conveniente conocer el "perfil del subsuelo", es decir, conocer la9 c k s de material que forman el subsuelo a dif erentea grofundidades. w 1 -

~h%&@ggulaal&

empleado para la bmn ale "nficl€#') tie l e a .

FOTO~$AF~R. 1.-Wdro

indicamos en L figura 1 el perfil deI aubsuelo levantado en un tramo de ametera. Pox regla general, deben obtenerse muestras del material tanto en sitios que quedan gobre la ~ubrasantecomo debajo de ella. Las muestras que ae obtengan en 10s sitioa que quedan encima de h subrasante, nos permitiran conocer la clue de material que rse w r 8 en terraglenes y rellenos en generaI. En cambio, las mueshaa que ob-

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tengarnos en aquellos sitios que quedan debnjo de la subrasante, nos permitiran conocer las condiciones de estabilidad que presenta el terreno de fundaci6n del pavimento p de 11s obras de a r k a cons-

txuirse. Generalmente, las muestras son extraidm utilizando equipos dc perforaeibn de tip0 sthndard semejnntes a 10s ilustrados en Ins fotografias l y 2. Si hay rocaa, habrzi que obtener "nticleos" rle estas rocas. Como vemos por el perfil de la figura 1, las perforacjones pueden hncerse en Eorma escalonarla, de tal mod0 que aproximadamenk a la cota doilde tennine wna perfor,zei6n, cornience otra. Asi se evitar& l s ejecucion de un nirmero exa~eradode perforacionea. El distanciamiento de estas per.Soraciones estar5 eondicionado a las carat-

FOTOGRAF~A 2.- Equipn dr perrorxci6n "tipo Inalde" rmplc:tdo para 1%tumn dc muestras de suelos,

teristicas del terreno. Como podemos ver, cuanto m8s accidentado sea el terreno, mayores s e r h las dificultadex de trmsporte de1 equipo, suministro de agus para las mAquinas, etc4tern. Algunas seces es prhctieamente imposible trasladar o colocnr el equipo de perforaci6n en sitios escarpnclos. En tal csso habra que procurar hcer ensayos utilizando taladros pequefios operables n mano, como el indicarlo en

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la fotografia 3, y, contando con el asesor~mientode un geblugu, limitarse a hacer una clasificacirin general del material existente. 2 . EXPLORACIVN Y OBTENC16N

nE MUESTRAS

La obtencihi de muestras es una de las operacio~~es mas importantes, puea reyuiere no s61u conocimientos de suelos y materiales, sino experiencia para seleccionar el o 1 0 ~ i sitios donde deberAn tomarse las nluestras y determinar, adernas, In profundidad a la cual debera extraerse dichas mueatras. E n primer tCrmino, la muestra que se extraiga debe ser ?*r:pl.usPnftcfivcc, es decir. rlebe ser, en lo posible, una fie1 representacih del material existente en el sitio. Si la obtenci6n dc mi~estrauo "testigos" no hi* sido cuidadosnmetlte realizada, se corre eI riesgo de q u e las muestras obtenidas den una idea falsa del t r r r e n ~de fundacj6n o del material a emplearfc. Asi, un material disgregado que se reci'ne en laboratorio y que s e clasif ica coma suelo limo-arcillo-arenoso, puede que "in si tn" sea u n a roca meteorizada, un esquisto. por ejemplo, que a1 extraerse ha sido des:nenuzado. Si las m u ~ s t r a sobtenidns no son una fie1 repreaentaci6n clel material existente e n el sitio, 10s rnejores anilisis y ensnpos de laboratorio s e r a n inutilea y la informacibn que se obtenga de estnr; ensayoa puede ser m8s bien confusa y, a veces, perjudicial. Debemos tener siempre presente, que la investipacibn del lupar, asi como la obtenci6n de muestras es de capital impostancia, y estos trabajos. repetimos, debelr estar no s61o bajo la direcci6n xino tambikn bajo la constante supervisibn de ingenjeros, geciloaos, o e s p e c i ~ listas en suelos. CLASES LIE MUESTRAS En general, Ixs muestras pueden clasifierrrse en "~lteradax" e "inalteradas". Conlo sus nombres indican, muestras "alteradas" o "perturbadas" serAn aquellas cuya estructura haya sido alteraria. y muestras "inalteradas" o "sin perturbar" ayuellas que practici>mente conservan la misma estructura q u e Ia que tenian en el sitio d e donde fucran extraidas. Coma es 16gico suponer. se tomarin muestras "alteradas" cuando el material que se analice vaya a ser empleado en la construccion~ de terrapIenes, en la preparation de muestras estabilizadas, etcetera ;: es decir, cuando se lo utiliza como "material de construcci6n".

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RAOL VALLE RODAS

En cambio, se obtendrhn muestras "inalteradas", euando se necesite conocer las condiciones de estabilidad del terreno, como en el e~tudiode talndes, o cuando se desee conocer la capacidad d e soporte del terreno donde se construirh un puente, edificio, etcetera. U n a excepci6n a esta reg13 es la toma de muestrax para eI estudio de subrasantes, donde, como veremos m8s adelante, se pueder~ extraer muestras "alteradas", aunque, dentro de Io posible, debe procurarse que sean "inalteradas". ZONAS Dl3 PRBSTAMO Lo que interesa f undamentalmente en 10s "sitios de preatamo" q u e han sido seleccionados para obtener el material destinado a Ia construcci6n de una carretera, calle, o pista de aterrizaje, es conocer la clase o clases de materia1 existente y el volumen aproximado que p u d a ser excavable y removible. Para explorar una "zona de pr6stamo" en terrenos llanos o se-

FOTOCR.IF~A 3. - Equil>o dc pcrforaci6n liviano y de f j e i l n p e r n ~ i i r l pava ~ scr cmpleado en sitios de dificil HCCCSV.

miplanos, es preferible cavar fosos o abrir zanjas, extrayendo el material que se desee analizar, y en el caso de colinas o terrenos accidentados es aconsejable hacer cortev o excavaciones. Las dimensiones de los fosus, zanjas y cortes estAn sujetas a las

CARRETERAS, CALLES Y XEROPISTAS

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caracteristicas del lugar y a la clase de material o ~naterjalesexistentes. Si para la exploracibn de "zonas de prkstamo", no resulta prictico ni econ6mico abrir zanjas, hacer tortes, o efectuar otro tipo d e excavation, se utilizaran taladros o miquinas perfuradoras, como las indjcadns en Ins fotografias 1, 2 y 3, para ohtener muestras deI material.

TERRAPLENES En los terraplenes debemos estudiar no s61o el material que forn~ark el ter rnplkn propiamente dicho, sirlo tamhien el terreno de fundaci6n sobre el cual descansarh el terraplkn que, como ga sabemos, debe yer firme y estable. La obtenci6n de muestras del terreno de fundacj6n se hnra por rnedio d e taladros de tip0 standard, semejantes a 10s indicailos en las fotografias 1 y 2, procurando obtener muestras "inal teradas".

SURRASANTES Definiremos como subrasante la superficie del terreno de fundacion sobre la cual se constrniri un pavimento. Para eatutliar este terreno de fundacibn, se deberin tomar rnuestras hasta una profundidad tal que 10s eufuerzos trasmitidos por 10s pesos de 10s vehiculos, reducidos a sus "c:trg:.as por rje" o "cargas por rueda", sean priicticnmente jnapreciables. Las "cargas por eje" que tienen 10s vehiculos pesados: camiones, rernolques, etchtera, que transitan generalmente por carreteras y au topistas, esthn cornprendidas entre 18.000 lb. (ejes simples) y 48.000 lb. (2 ejes tAndem) . Como generalmente estas "cargas por eje" se distribuyen sobre cuatro llontas, la "carga por Ilanta", o "carga por rueda" sera de 4.600 a 6.000 libras. Para mayor inforrnacion, con respecto a 10s tipos e intensidades dr. carga, vease el capitulo "M4todns basados en pruehas directas de carga sobre el terreno". C,onsideremos, a rnodo de ilustracibn, uno de 10s vehiculos de transl~ortem8s pesado ; por ejemplo, u n cami6n de volteo de 22 toneladas americanas (44.000 lb.). Estos camiones, llevan en las ruedas de tracci6n 4 llantas. Como aproxirnadarnente un 80(:;, de la carga total se reyarte sobre el eje posterior y un 20 : ; sobre el e j e delantero, tendremos que las ruedas mix cargadas seritn las del eje trasero, ~ o p ~ r t a n dcada o una de ellas 8.800 libras. Esta earga por rueda de 8.800 libras, que se reparte sobre un Bren aproximada de 150 pulgadas2 (suponiendo llantas de 18 x 24 pul-

F o ~ o c n A r f a5. - Ejrcutxndo 10s col-tes y rcllenos necesarios para dar a la cnrrctera el prrfil y rtbcrioncs que se inrlican en 10s planox. (Autol?ista Caracas - IAx Gunisx).

C A R R E T E R A S , C A L L E S Y AEl+OPISTAS

fi:irias), ejercerh svbre la superficie del terreno nn esfuerzu vertical cle u l w s 4 kg/cm2. A un metro de &ofundidtLd, evte esfuerzo disrninuir6 aproximadamente a 0,18kg:cln2.*,que equjvale a la presi6n q u e rjercerin sobre el sue10 un hombre parado de pies que pese unos 85 kg-. Ikbemos tener preseilte que !a carga por rueda de 8.800 Ib., es rni1,y alta, pues este ti110 d e cnmihn, que tomarnos por ejemplo, sillo opera a, cap:~citfad maxima clurante 10s trabajoa de construcci6n cle I I I M carreter:t. Asimismo, debemos tener presente que 10s vehiculos pe~:irlo.s con "cargs por eje" mayores tle 18.000 libras rt3present:ln. seglin estudios rfectuados en 10s Et;. UU.. scilo un 1 0 ",, del trdnsito tolill de vehiculos. Por 10 tanto, yodemos t~drnitirclue una explaracihn del terrerlo cle funtlacibn hasta un nietrv de profundirlad a partir de la subrasntite, nos tlarB suficiente rnargen de seguridari. La, profundidad tie 1.0 m., puede considerarse cnmo suf iciente para la torn:i de rnuestr:~~.

FlCllRh

2.

--

Prrfiles lonj$adinales y transversalea dcl terrrnil, indicnndo la poslcion aproximada de 10s estratos.

cilsox especiales podrin aumcutarse esta profundidad pero. por l o general, se considera innecesario pasar de 1.5 metro. La toma de muertrxs para el estudio de suhrasantes, se hace generalmente por medio de taladros nperados a mano. Estos taladros pneden ser helicoidales o de "cuchara", xernejantes a 10s usados en tr;ll)a;josagricolax. En algiinoa casox, cuando se extime necesxrio, se El1

I'ara el rGiculo de prcsiones a difcrentes profurldidades, consulte~~sc 10s t t > x tns sobre .2IocAnica dr Suelc)s.

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RAOL VALLE RODAS

Porot;ic,~~'f.~ G . - R f e c C ~ ~ n t ~un d omvte e n latle~a,en un tralno

rle

la rarthctera

Panamr~.lcanx (Iiep6blica tle Costa Rica).

F o ~ o o ~ a ~ 5. i .4 C o r k s cn terraza y t r l - ~ a p l e n r sen un tramo dr: la Autopista Caracas - La Gnxirx,

CARRETEXAS, CALLES Y AEROPISTAS

FOTOGRAP-i~ 8. -1nieiando

10s trabajos de movirniento de tierras de un c o r k cn caj6n.

sacaran rnuestras inaIteradas empleando en c i d a caso el m6tocio mas apropiado.

Una vez analizadas las muestras obtenidas, deben dibujarse tanto 10s perfiles longitudinales como 10s perfiles transversales clel

FOTOGRAF~A 9. - Jlando a l a cal relera. 10s toques finxlcs para obtener la secei6n y el perfiI requeridos.

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R n f r L VALLE RODAS

subsuelo. Para determinar el perfil longitudinal del subsuelo se sncan rnuestras a To largo cle la linen central de la via, generalmente carla 280 metros, cunndo sc trata de czlrreteras, y cadn 50 metros cuanclo se trata de ralles o aveniclas.

Para 10s perfilee transversdea dc1 subsuelo sc tomnrdn muestras cada 500 metros en earreteras y cada 100 metros en (zvenjclas p calks. Kstas distancias podran ser rnodificadas, de acuerrlo con lsts cnracteristiws de la obra y de la segi6n. E n la. figura. 2 ae hnllan represcntados algunos perfiles del terreno de fuadaci6n, por tl ebt~jo

-

I;'OTOCRAP~AS 10 y 1 I. Tl'lunos rltre t i ~ n r nel psvfil y serciones de diseiin,

listos para inicixrsc lo8 csturlioa (IF suclo que 7ervir:in para estal~lereiA cspesoy y el tipo de pnvimcnlo a emplrfivse. Nbkw en la fotografia 30 las z n n j n s rie cort,rlxci6n en la Aulo],i.;ta C:tmcns-J,a Guaira, PII YenezueFa.

CARRETERAS, CALLES Y AEI
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de la nubrasante. El envio tle laa muestras extraid:is deberh cnniplemrntarse, ndembs, con el suminislro de aquellns datos que se consideren neces:irio,s, cumo ser : nii'el de aguas subterraneax, condiciones tie drenaje existentes, etcttera. Para aerogistas, clurlde las cargas por rueda Ilegan, n veccs, a CX.000 kg. (150.000 lb.). In obtencihn de muestras podria hacerse h n s t : ~u t ~ aprofundidad de 3 rn. a partir del nirel d e In subrasante.

Fn-l-rn~aI'i~ 12. - Obteniendo muestras a l o largo de la linea central, para d e t e ~ i u i n a l ,cl pcrfiI longitudinal del rul~suelo, en llna carrrtera p~riximan ser pavimerltndx.

Cuanda el terreno, o la obra a ejecutarse, PI-esente caracterist!'cas porn comunes, el ingeniero : icargo de I n s trabajos pudrh order~ar clue se snquen muesti7as :imitgur'es prnfundidndes o a menores distanpias riue las anotitclas anteriormelzte.

3. FORMACTON I)€ LOS SUEEOS Sj bien 10,s ge61ogos d e ~ i g n a ntcldo material shlidn de la corlleza terrestre, constituido por uno o mhs minerates, con el nombre gener j c o de "roea", 10s ingenieros civiles establecen las siguientes diforenciils rr~tre"suelo" "roca":

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R A U L VALLE RODAS

S n ~ l o es , todo material snelto. desintegrado, quc se encuentrn en la corleza terrestre, como ser : guijarros, piedras, granxones, arenas, limos, arcillas, materiales turbosos 4. rnezdas de estos materiales.

T?o~ocna~ins 1.7 y 14. - Obteniendo rnuestras a ambofi l ~ d o sdc la linpa central, para ddctcrminur 10s per riles transversnles del subsuclo, en I n carretem anterior.

La capa ~luperTicialde In tierra, rica en materia: orgAnicn, se clesigna con el nombre de "capa vegetal": Rocm, es la materis mineral sdida, que se halla en grandes masas. A continnacibn dnrnos a conocer 1:ts definiciones de suelo y 1-0-

CARRETERAS, CALLES Y AEROPISTAS

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sugeridas por la Sociedad Americana do Ingenieros Civiles (American Society of Civil Engineers) :

"Suelo (tierra): Sedimentos u otraa acurnulaciones de partieulas s6lidas sin consolidar, pmvenientes de la desintegracihn fisica y quimica d e las rocas, g Ins cuales pueden, o no, contener materia orghica". "Roca: Materia mineral &lida, que se encuentrn en estado natural en grandes mavas o fragrnentos". El proceso de transformaci6n de la materia de origen, o "roca madre", en suelo, es lo que se ronoce como "formaciGn del suelo". Esta tranaformacicirl no alcanza un estacio de equilibrio permanente, piles continuamente intervjenen agentes o "factores de f ormaci6nU, true van transformando o camhiando las caracteristicas fisjcns y quimicas del suelo. La roca mxdre que se va transformando en suelo puede ser de origen igneo, sedimentario, o motarn6rfico. Dos procesos intervienen en la transformaciGn de una roca e n suelo : la desint egmcicn mecinica y la descomposici6n qui n ~ i c n . La desintegracihn rnecAnica se debe a fuerzas e s t e r l l ~ sy a expansionea tkrmicas de 10s minerales que componen la roca. La descomposici6n quimica se debe :I la oxidacidn, hidratacjhn, etcetera. Los suelos que provienen de la desjntegraciin mecknica y de la descomposici6n quimicn de la roca rnadre que se encuentra en el sitio, y que no han sido transportados por agente alguno, se llaman suelos residuales. Cuando 10s suelos han sido transportados, recibirhn 10s sigllieates nombrex:

a) Si han xjdo tr:cnsport~dos por el ag'ua, se denominnra~lsue10s nluviales o aluvionales; b) si han sido transportados por el vjento, se liamarPtl suelos aealianos (loess, dunas) ; c) si han sido transportados pr~rmovimientos glaciales, se de-

signarin como suelos glaoj:lles, y

d) si han sido nlovidos por la. aceidn de la gravedad, se denominaran suelos coluviales, como 10s "detritos de ladera" clue se encuentran al pie de las montaiias y colinaa.

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RACL VALLE RODAS

4. FACTORES UE FORMACION DE LOS SUELOS

LOP factores clue ir~tervienenen la formaci6n de 10s suelos driumou resumirlos a lo3 siguientes :

[lo-

;I) I,n mnteria ile origen, o roca madre, de la cunl ae h a oriyi-

b) c) (1) e) f) g)

nndu el xueln; el aKua ; la t o p o g a f i a del lugnr ; el clima de la regi6n: la. temperatura; 10s o r g a ~ i s m o sexistentes, y cl ser humano.

El suelo es, por lo tanto, un:i funcibn rie eatns variables: rma miidre, agua, topografia, clima, organismna s el ser humano. a ) JJa ~rrtrtcriad e olmigen, puede ser una roca ignea, sedimentaria o metarnrirfica, que ha ido transformandose lentamente yor desintcgracirjn ineciinica j- ddescomposici6n quimica, a travhs del tiempo, hasta convertirse en Io que llarnarnos suelo. E n ;-lIpunos casos, corn0 virnos anteriormente, la rora pnede h:tber sido tras1adad:i y depositada en cierto Iugar por l;i accjrjn del viento, agun, 1-olcanes, etcdtera. Por lo tanto, un suelo no ea necesariarnente tan "antigun" calno el lugar donde se encuentra, n j su "edad" corresponde a 1a. edad geol6gica del sitio en el cual h a sido hallado. 11) El agu.a, a1 atravesar 1as distintas capas, vu produciendo, en su contacto con 10s elernentos c~uimicosy materia organica que

se llalla en las particulas del suelo. n n a serie de reacciones fiaico-quimicas que hacen que ,el suelo vaya transfurnui~~dose continuamente. Asi, par ejemplo, el agua en contacto con el anhidrido carb6nico ( C O Y ) produce acido carb6nico que atnca y (Iescompone 10s metales Ca, Fe, Mg, etcetera, que se encuentru en las rrjcaa. Por lo general, las rocas que tienen un elevado porcentaje de minerales son menos resistentes a la acci6n desintegrante del tiempo y el agua. En cambio, las que son ricas en cuarzo (Si0,-Silice p u r a ) , son mtis resistentes, pues el icido carb6nicn no descompone el euarzo. Pero no srilo lau aguas de lluvia intervienen en la transformaci6n del suelo. La existencia d e aguas subterraneas coilstituye, :isjmismo, un factor importante, pues eI agua, absorbida por acci6n

capiliii*,puede a l c ~ n z a ralturas rle co~sideraci6n,especialmente en los

terrenos limosos.

c) L a topogi.afic~.u relieve del terreno, es otro de lo.; factores importantes en la formaci6n de 10s suelos, pues el agua, vile como dijimos es en ayente muy activo. se rlistribuir6 en diferente forina. en 10s terrenos llanos, colinas y depreaiones. As!. u n terreno de colina absorber8 iinjcamente una fraccicir~ de la precipitaci6n, pues part,e de 6ata se escurrira por el declive que presentan las laderas rlel terreno. En ca~nbio,un terreno plano absorber& la totalidad de esta precipitacibn ; el agua se insumira en el terreno g s61o habrd pkrdidas por efecto de la evaporaci61-1. Finalmente, una depresibn del kerreno no s61o absorber& toda el agua proveniente de las Iluvias, sino q:ie en ella se depositarhn ta1nbil.n tutlas aquellas ayuaa que uvrran por 10s declives de terrenos ad>*ace~ltes. Como quiera que u n sueln se vn transformando debido a la acci6n rlel tigua, los perfiles del terreno v a r i a r i n de acuerdo cnn a11 topogr:ifia. Asi, un terreno de planicie p r e ~ e n t a r acapas u "horizontes" de mayor egpesor que uno cle colina. En general, pcldemos clecir r!ue en la8 hondonadas g terrenos llanos o semiplanox, hag m:iyor dependencia entre ~ z t r l o? j clirna yl,e cn lox terren0.r montaiiusos. E n e 4 o s ultirnos la relacidn mhs estrecha es entre suelo IJ geolo,gia. (1) El elimn contribuye, nsimismo, cn forrna apreciable, a la formaci6n del suelo. E:l ayua de lluvia no es totalrnente absorbicia [lor el suelo. Parte se pierde por evaporacibn o por "trarispiracicin" a travks de las plantas. Esturlio..; realizados svbre la evapornci6n en 10s sue108 demuestran que b t a es casi nula a partir de 10s 4 pies (1.2 metros) de prof undidad, y que cesa de actuar a una profundtdxrl yue coincide con la aItura maxima a que sube el aaua cagiiar e n el suelo. La relaci6n "Yrecipitaci6n-E:va~rr,zci6n", e t ~ t r eo t r a s cosas, sirve para la clasificaci6n del clima tie la regi6n. Asi, poi- ejemplo, .ri la capacidad de evapol.aci6n es m:ryor yue la precipitacibn, la r e ~ i G n es arida; si mes igual, el climn de la regi6n est6 en el limite de arido y hirniedo; y, finalmente, .sl es menor. el clima es himedo. Col! referencia a Is precipitaci611, se esttiblecici yue para mantener uil drenaje constante, es menester qur por cada grad0 C., de u r n e n t o de temperatura, la precipitacibn aurnente en 34 mm. La precipitacibn permite tantbien determinar, en formil aproximada, el contenido d e arcjlla y materia coloidal de un suelo. A mayor precipitaciin, le corresponde mayor contenido de arcillct. Se ha determinado, ademAs, que el color de u n suelo deper~de I H ~ Pdei clima de la regicin yue de Ia roca de origen.

e) La t e m p ~ r a f z c l ~que a , estA asociada intimamellte a1 clima, desempefia, igualmente. nn papel importante. Su influencia, en la mayor

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R A b L VALLE RODAS

o me1107 vegetaci6r1, asi comu en !a exi~tencjade materias orgknicas, es notoria. Se ha observndo, ademha, que a mayor temperatura corresponde mayor cantidad de arcilla en un suelo. Asirnismo, el espesor d e 10s estratos o capas, depende de la temperatura. E n zonas frias el espesor de las capas de un sue10 es pequeiio. E n climns c&lidos, el lecho rocoso se encuentra a mayor profundidad que en climns frios.

f ) Los organismos, p~rticulnrmente10s microorganisrnos, plantas y animales iutervienen ya directa, y a indirectamente, en forrnaci6n de 10s suelos, y

IF?

g) Finnlmente, el ser humano, y Ias obras realizaclas por el hombre contribuyen a la. formacihn de 10s suelos. 5.

CARACTERiSTICAS DE LOS SUELOS

Las principales earacteristicas de 10s suelos son las siguientes :

a ) Su cornposici6n quimic.a . mineralogica; b) El tamafio de sus partiuulas; c) La forma de sus p:irtic:ulas; d) Su peso eeapecifico ; e) S u contenido de humedad, y f ) La e s t r u c t u r a de su masa.

a ) Lu contposicirin quim,ica lnir~~rrr,l(d~lz'ca tle 10s xuelox es la principal caracteristica, pues las propiedades de un suelo est&n intiman~enterelacionadas con s~ contenido de metales o metaluides. Los priucipales elementos qile se encuentran en las rocas, no en estado libre, sino coml~inadocon el oxigeno ( O : ) , son 10s siguientes: hletatcs

i

dxidos

Mctaloidcs

I

Aluminio . . . . . (A1) Hierro . . . . . . . (Fe) 3Tagne.rio . . . . (Mg) Calcio . . . . . . . ( C a ) Sod io . . . . . . . . (Na) Potasio . . . . . . . ( K )

Silicio

. . . . . . . (Si)

Azufre

. . . . . . . . { s) .......

Carb6n

I,os bxidos con el agua d a n bases 0 hidratos. Lou anhidridos con el agua dan acidos.

( Anhidridas

TARRETERAS, CALLES Y AEROFISTAS

33

De ncuerdo a sn c~m1posici6n quimica, loa n~itleralesse divideu en silicntos, carbonntos, rjxidos y sulfatos.

,Tilicato.s. Coma el feldespato, mica, caolinita, talco. G'arborrwtos. Corno la eaIcitn y dolomita. Gzidns. Corntj la magnetita, cuarzo, hematita, limonita. Sulfates. Como el yeso.

Entre 10s principales minerales que se encuentran en las rocas contaremcjs 10s siguientes : Cuarzu (anhidrido silicico o silice - S1 0:) - U n mineral muy coI H ~11I c n rucas ianeas y areniscas. Feldespato (silicatos dobles de A1 y Na. K. y Ca.). Cornfin en l-ocns: igneas.

+

Mic:i ( ~ i l i c a t o sde A1 K, Fe. y Mg.). La mica blanca (muscovita) tierle la siguiente formula: Hz KAT,, (Si 04)s. Caolinita - (A1,0:( . 2Si0, . 2H,O) - Silicato hidratado de Al. Calcita - C,aC03 - Carbonato de Calcio. I)olornita - Ca M g (CO,,), - Carbonato de Ca. y Mg. Yeao - Ca 80,. 2 H , O - Sulfato de Ca., hidratado. Serpentina - Silicato de Mg. (H, ,ME, Si, 09,). Talco - Siljcnto c'le Me. ( H , Mg, (Si O : , ),. b ) El tunzuGo dt: /as pnrtirzrlas depende de la clase o clndes de mineral que tiene un suelo. Como quiera que el tnrnafio de I n s particulas es la primera caracteristjca que se observa J~ la menos dificil de medirla, la mayor p a r t e de las nomenclaturas de suelos se basa en el tamafio de lax particuIHS. Hay u n gran nurrrero de nomenclaturas europeas y americanns basadas en el tttmatio de las particulas, pero s61o indicaremos Ias siguientes : Nomenclatura sugerida por la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles (ASCE) :

Caiitoe rodadfls: Los fragmentos rocosos generalmente redondeados por la accicin del tiempu, con una .dimensi6n aproximitda de 12 pulgadas (30 em. ) , a m k . Guijarros, pied?.as: Los Cragmentos rocosos angulares, naturales o provenientes de u n pracem de trituracihn, que pasan el tamiz de 3" y quedan retenidos en el tamiz N1! 4 (4.76 rnm.).

34

K A G L VALLE R O D A S

Gr,avcrs: Las particulas rocosas redondeadas o sernjrrctlondead;~~, que pasan el tarniz cle 3" y son retenidas en el tamiz N'! 4. ( I ) A~*c.>r~a.q: Particuli~srocoQas que pasan el tamiz Nv 4 y querla11 retenidas en el tamiz N'!200 (0.074 mm. de abertura). 1,irn.u~: Sueloa fiws inorganicns q u e estill comprendiclos entre 0.02 mm. y O.OU'2 mm. A ~,cillns:Suelos finos inorginicos ?; pl Asticos. que presentan u I;;I alta resistencia cuando secos y cuya dimen.sirin es menor de 0.002 mm.

La Asociaci6n Ar~lericanayue representi1 a 10s Departamentov iIe carreteras de 10s diferentes Estailox de la Uni6n (AASHO), recomienda la siguiente namenclaturi~:

rrrrttus rodndms: Los fz-a~mcntosrvcosos redondeados, rlue quc(Ian rctenidos en el tamiz dtl 3". Pied?-as: T o d i ~ sIns y a r t i c u l ; ~rocosas ~ angulares, yn seal1 naturilles o trituraiias, que pasan el tamiz de 3" pero quedan retenidas r:11 el tnrniz N'?10 (2.0 mm. de ahcrturu).

- La que p a s n el t;inliz de 3 p u l ~ r l d a s ,pert) queda retenicis en el tamiz de I". b) Piedra lnediana - La que pass c.1 tarnix de 1" y yueda re ten id:^ en el tamiz d e 3/8". c ) Piedra fina - JLa que pnsa el tamjz de 3/8" y qucda relenida ell el tamiz N'! 10. a ) Fiedra gruesn

Gra?:as: Pnrticulas redundeadus de roca, que pasan el tamiz dc 5" y yuedan retenidas en el tamiz X'! 10. a ) Grava gruesa. P:isa el tanliz r3e 3" y queda retenirla en el dc 1". b ) Grava mediana. Pasa el t;imix de I" y queda rctenida en el 3 , 8".

tlC

c) Crava fina. Pa+n cI tarnix ric 3/8" y queda rete11irI;ren el N?' 10.

Ar(:t?~1: Todo material granular que resulta de In desintegracibn, desgaste o trituracibn de las rncas, quc pasa el tarnix N'? 10, Peru yueda reteliido ell el tarnix NI! 200. it)

Arena grues;). Pasit el tamiz N" 1 0 y queda rctenida en GI 40.

b) Arena fina. Pasa el tamiz N'.' 40 y queda retenitla en el No 200. 1 ' 1 Los

tartlice. e~nplearlilr son

U. S. S t ~ n d a r d .

CARHK'r E R A S . CALLES I' A KI
35

Limo: EI suelo que pasn el tamiz n'" 200, y c u j a s particulas son mayores Ae 0.005 mm. A?.cillu: Suelo que paga el tamiz N'! 200 y ccuyas particulas son menores de 0.005 mm. y que, ddemas, c o ~ ~ r i e n materia tl~~ colojdal, a sea particulas menoces de 0.001 m m . El c6digo itlglev de 1957 (British Standard r o d e uf Prilcticej sugiere la siguiente n o m e n d a t u r ; ~: Pied]-as

J !

grandes :de 200 m m . peyurii:is: dc 200 mm. a 60 mm. Krueaas: de 60 mnl. a 110 mn?.

r

medianas: de 20 mm, a G m m . C:ravl.~s { fjnas: de mtn. ;i '7 nlm. grlit-'siis: de 2 mm. a 0.6 mm.

I

( m r d i i ~ n a s :0.6 mm. n q.2 mm. -41-el!a.+ { f j r i a ~ : (le 0.2 mnl. s 0.06 mm. gruesas: r7e rt.06 mm. rl. 0.02 mm.

( medianos : tle

Lin'''

-1f i n u s :

0.02 mm. t: 11,006 film. dc 0.006 mm. a 0.002 mm.

Xrcilli~ < 0.002 mm. l.;n Alemania, u!la ( 1 ~ : ]:IS ~lclnlen~laturas corrrjcitlas es 1:1 xipuietite:

Piedras: P;iihiicul:~%milyore.; tlc ' i O m m . G~navasgruesas: Partic~llasc o r n p r e r ~ d i d a sentrr: '70 mm. 1; 30 mnl. Grava.; finas : Particulas comprendidils entre SO mm. 1. 3 mm. Arenas gruesas: Particulas cqmprendiclas entre 3 mm. y 1 mm. Arenas mediiln;~~:Pnrtici~l:ts comprendjdas entre I mm. jr

0.2 tnm. A r e n a s rnediitt1a.i: Particulas compt.endidas entre 0.2 m m . y 0.09 mm. Arena., muy finas : Particu!as comprendidas entre 0.09 mm. y 0.06 mnl. Limos : Particulas metiores de 0.06 mnl. 1-emos, pues, que hashi hoy, no h a y ilua nomenclatura finic:t Y uniforme pal*ii designar ]as pjetlms. arems, limos y arcillas.

vacios. JI:n eambio, cuando "aprctu jarnos" o eomprimimc~s?st;\ 1n;is:i tie tierra se hace rn8s compacta y observamox un decrecimjento del volumen total, debido a la disminuci6n del volurnen de vacios. K s t : ~ operation de "comprimir" o "apretujar" una masa de tierrr~,, se 1l:lrn:l r.0 n~puvtacicin. 111 compactar un suelo, se obtienen las siguientes ventajas: a ) Se establece un contacto m6s firme entre las particula3. b ) Las particulas de menor tamaiio son forzadas a ocupar 10s vacios formados por las de mayor dimensi6n. i')

C'uando un suelo e s t j compacto, aumenta s u valor sopdrte y se hace m a s estable.

d ) (:onlo yuiert~yue las particulas se hallan firmemente idheridas despuks de la cornpactaciirn, la masa dcl suelo serA m i 3 (1r.nsa y su volumen de vacios yuedar5 reducido a u n minimum. Por lo tanto, la, capacidad nhsorhente (de :igua) dt: un suelo, qaerlara prantlementc reclucitla por rfecto cle 121

cornpactaci6n.

Para obtener una ndecundn IubrjcncjOn y d i s m i t l ~ ~nsi i r Ix resixtencia a la fricci6n existente entre pnrticulns. se debe control;cr dehidamente la cantidad de agua al compnctnr u n snelo. Si la c-antidad de ngun es insuficiente, no habr6 bnena I u b r i c ~ r i o n y, si hay e x c c ~ i v n cantidiid de agua, las fuerzas de cnrnpnctncii~n,a1 autuiir robre 1 ; ~ masa de tierra, crearhn fuerzas hidrostiit.ic;is q u e empujar6n y tenderin a. separar lax particulas. Ademas, una parte de la3 fuerzas dc compactaci6n sera absorbida por el agua que es practicamente incompresible, ?: la compactnci6n final seri deficiente. Por lo tanto, se hace necesario calculnr debjdamente la cantidad tlc agua, o sea la "humedad bptima" que dehe tener un suelo, a fin de obtener una bu ena lubricaci6n que permit3 , a1 compactarlo, alcnnzar la mayor densidad posible, es decir, In "densidad mhxima".

Cuando se vtt compactando u n suelo bajo diferentcs condiciones de humedari (sea cuaI fuere el mhtodo a emplearse) se obtiene, al relacionar las derlsidades con 10s porcen t a j es de humedad, una curva semejante a la indicada en la fiyura 17 A. Esta curva nos indica clue hay un determinado punto para el cual 1s densidad es mhxima. La humedad ccjrrespondiente a este punto de "densidad mixima", sc llama "humerlad ciptima".

Cada suelo tiene s u propis curva de compactaci6r1, que es carncteristica del material y distinta a la de atrns suelos. Parit el trazado de la curva, es conveniente determirlar unos 5 puntos, procurando que dos de ellos se encuentren en la. zona seca ( 1 ' ~ n l i iizqilier~liltle la curv:r), unu cerca a1 purlto de densidad

xitnx y 10s ottnos dou restantes en la zona hQrneda (rama derecha de I:c c u r ~ i ~ Lirgicamente. ). u n mayor numero de puntos permitirj un ~ n e j o ry rills exncto traznda de la curva. Cadn uno de 10s puntos de la curva, representa la densidad referida a1 peso del rnateri:~!secndo a1 horno (a 110' C).

CARRETERAS, CALLES Y AEHOPISTAS

109

N o t e s o?? Soil Science, by Dr. HANSW. WINTERKORN. Princeton University ( E E .

UU.),1942. Prirzcipl~sand Applications o f Soil weeh ha?^ i c ~ Corps , of Engineers, U. S, Army, U. S. Engineers Office, Fort Peck, Nontana ( E E . L'U.1, 1939. ASTM. Bulletin. August 3945, N? 135. A Xc-u- ,lft*thod f o r tht, I l ~ c h o ~ r i c u l Agzalgsis of SoiL, by HAUL VALLERODAS. Highway Research Board. Proceedings, 1943, C'opillnrrty i l r Satlds, Ljy R A ~ J L VALI,P;RODAS. T h e App7ieatio?z of Radioisofopee t o f h R i 1 l t - r r ~ , i r t * ) 1 l p t i t 3of So11 ~noistiil-cCrIll t ~ x t a r ~ dd e n s i t y , hy PAULCARLTON. Fieid Conzpactioa of Soils. Highway Research Board Bulletin 272. Nov. 1960. Soils Manual f o r Design of Asphalt Parc?nr 111 S l r ~ r c f ~ i r c sT. h e Asphalt Institute. June 1961. T ~ x t a t i a cMetkdd f o r M c u 8 u r ~ ? n ~ b?j nt K I I ~ ~ C Mcans U V of ~lloistztrc:and D ~ n s i t p nz Soils. ASTM Dcsignation: E, 60 T, 1960.

SEGUNDA

PARTE

PAVIMENTOS FLEXIRLES 1.

Pauimcti tos, - Clasijicacidn.

bituminosou: definiciones. - Especificaeio?r~s.

5. Materiales

6. Tipos de c~sfaltosy alquit?.anes usarlos e n pavimentaei6n.

6 . G?banlilmr~rtl-ia del mato+ialp e ' t r ~ o~rsadoe n l a g ?nezclas usfd.Eticas.

7. Ptnoceso de refinucidn del .pc?tr6leo.

10. Esfal)ilirlad dc mexclas a~fhlticas.- P ~ a e b a s

Hub bard-Field; ,lfnrsl~all y Triasinl.

1. PAVIMENTOS - CLASTFPCACION Dividiremos 10s pavirnentos en dos clases: flexibles y rigidos. Esta divisihn, si bien es un tanto arbitraria, la hemos nr1opt:ado por ser Ia mAs conocida y generalimda.

FOTOGRAF~A 46. - Cxr wtrra d~ cnatro vins, con pnvimento flcuil,lc, constrnida en ~1 Estado de California rn Ins EE. UU. de A.

Pavhen.fos flaziblas: Son aque1lo.s que tienen una base flexible o semjrrigida, sohre la cual se ha c o n ~ t r u i d ouna capa de rorlamiento rorrnada por ttna mezcla bituminos*. dc alquitran o asfaltcl. En Ias fotogmfiaa 4 6 a 51, inclusive, Fe podrgn apreciar algunos pnvimentoa Slexibles,

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Autopista rEe ti vias 7 (California - Rettl. dos Unidos de A.).

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FOTOGRAF~A 48. Otras vistas de c:hrreteras con pavi~ m n t o sf l e x i h l e s , runstmidas en 10s EE. UU. de A .

FARRETERAS, CALLES Y AEnOPJSTAS

FOTOCRAFIP~ 49. - Garretera de doble via, con pavimrnto asfaltieo, constmida en el Estado rye Oreg6n de 10s EE. UU. de A. A

-*t --

-

FOT~GRAFIA st). - Una a v e n i d ~de intenso trhnsito, construida con pavi.mcnto fIexib1e de 161ninaasf iitica (sheet a s p h ~ l t.)

115

Fo~oc;rtn!.in 51. - V i s l r ~tit, m u aerupista con parlnlenlo flcsil>lr:.

FOT~GRA 52.F-Viqla ~A n6rcn (la un tral-~ode la aulopisla norteamerjcana, Pennsylvania Turnpi!;$ dc ZfiO kilbmetros de lonpi tud, aprouima(lamcnte.


I17

Pavimentos ?'%gido,s:Son aquellos en 10s cuales la capa de rodamiento esta formada por concreto de cement0 p6rtland, con o sin arniadura met8lica. En algunos casos, eshs pavirnentos p o d r h llevar una carpeta de desgaste formada por una mezcla bituminosa, Las fotografias 52, 53, 54 y 55 ilustran algunas carreteras con pavimentos rigidos. Ademas de 10s pavimentos anteriormente meneionados, existe

FOTOGRAF~A 53. - La farnova via del Lago (Lake Shore Drive) en Chicago, EE. UU. Obs6rvese que Ias "lineas" divisorias, en lugar dc cstar pintadas,

sc hallan formadas por vigas d e concreto armado. Estas vigas o "lineas" da tr8nsit.0, son accionadas por un meeanismo hidrgulieo espccial, el mismo que estA controlado cl4ctricamente. Mediante esle mecanismo espccial, estas "lineas" de trtinsito guedeen bajursc o suhirse a voluntad pnra regular el transito da vehiculos a diferentes horns del dia. J,a Iongitud total de esle tramo carretero, unico en su gbnero, es de 4 km. aproximadamente.

un gran n h e r o de pavirnentos de tipo especial, tales como aquelles farmados por adoquines, ladrillos, bloques de madera, etcbtera, empleztdos, a l g ~ ~ n avecea, s en callcs y plazas. E;n este libro, t ~ a t a r e m o s iulieamente sobre pavimentos flexibles.

118

RAdL VALLE RODAS

F ~ C R A 54 F~ y A 55.S - T ~ . a n ~ ofinalcs s de la autopista Caracas - La Gunira, que conduce a1 p u e ~ t ovenezolano. (Cuatlu, v i : ~ sy pavimento dc

concrcto armado).

CARRETERAS, CA L L E S Y AEROPISTAS

119

2. PAVIMENTOS - TERMINOLOGfA - FUNCI6N Y

CARACTERiSTICA'S DE LAS DIFERENTES CAPAS DE UN PAVIMENTO En la actualidad no existe una terminologia Cinica para la designacihn de las diferentev partes que constituyen un p a v i m e ~ t o . Asi, por ejemplo, algunos llaman pavimentn a la capa superficial de mezcla bituminosa o de concreto; otrox designan esta capa con el nombre de firme o afirmado, y muchos llama11 pavimento a1 conjunto de todas las capas. Nosotros emplearemos en este libro, la terminologia ~iguiente (ver figs. 25 y 2 6 ) .

Puvimento: Toda la estructura que descansa sobre el terreno de fundaci6n g que se halla formada por las diferentes capas: subbase, base, capa de rodamiento g sello. Tt>rrelzo de fundacibn: Aquel que sirve de fundacihn a1 pavimento despues de haber ~ i d oterminado el movimjento de tierras y que, una vcz compactado, tiene las secciones trans\~ersalesy pel!dientes especificadas en 10s planos de diseiio. Slt,pcrficie aubrasnate: La correspondiente a1 terreno de fun(1 aci6n.

Subbase: La capa de material seleccionado (tierra seleccjoanda), qile se coloca encima de la subrasante.

Base: La capa de material pgtreo, rnezcla de suelo-cemento, , mezcla bjtuminosa, o piedra triturada, que se culoca encima cle la subbase. -

Capn d e rodamiento: La que se coloca eiicima de la base y esta formada por una mezcla bitumiiiosa o de concreto.

Cmbpetade rlesgaste o sello: La qu;! se coloca encima de la capa de roclamiento y eath formada por una mezcIa bituminosa. Encima rle esta carpeta ae coloca, a veces, un "riego" de areca o piedra picada menuda.

120

R A ~ T LVAELE RODAS

Superficie rasunte: La que sclporta el transito de 10s vehiculos

motorizados. NOTA. -No sjemyre un pavinlento se compone dc todas Ins capas anteriormente indiradas. La ausenria de una o varias de estns capas, depende de la capncidad sopoyte d d terreno de fundaci6n, de In class de material a usayse, del tipo dc pavimento: intensidad de transito, carga de diseiio, etc.

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SECCION E L DAVlMtN10 FLEMlBLE EMPCEMU EN LA8 PISTAS IK ATERRIZAJE E L 4EROPUERTO "LA GCIAROIA FIECO* OC NVEW YDR*

FIGURA '15.-

Seceicrnex de pavin~entusflexibles, para d i f c r c ~ ~ t eclases s de sutrauan teu.

CARRETERAS D E D O B L E V I A SECCIONES f IPlCAS PARA

CORTES

I

TERRAPLENES

TALUD MAXLMO

3: I

SECClOHES TIPICAS WRA TERRENOS DUAOS Y SEMIDUROS

SECCION TIPICA

PARA TERRENOS BLANOOS

FIGUR Pti.~ - .%lgutlns scceiones tipicas para carrcteras dc doble via.

123

R A n L VALLE RODAS

FUNCIdN Y CARACTERISTICAS DE LAS DIFERENTES CAPAS DE U N I'AVIMENTO TERRENO DE FUNDACIhh'

De su capacidad soporte depende, en gran parte, el espesor q u e debe tener un pavimento, sea Bste flexible o rigido. Si el terreno de fundaci6n es pksimu; por ejemplo, si el material que lo compone tiene un alto contenido de materia organica, debe desecharse este material y sustituirse por otro de mejor calidad. Si el terreno de fundacihn es ~ t t a l oy se halla f o r m a d o por un suelo fino, limoso o arcilIoso, susceytible de saturacihn, debera colocarse una subbase granular de material seleccionado antes de poner la base y capa de rodamiento. Si el terreno de fundacibn es reg?cla,- o blrctto y esta forrnado por un sue10 bien graduado que no ofrece peligro d e saturacion, o por un material de granulometria gruesa, posiblemente no se requerirg la capa de subbase. Fjnalmente, s j el terreno de fundaci6n es exeelentc: es decir, que tiene 1111 valor soporte elevado y no existe, ademas. l a paqibilidad de que se sature de agua, bastaria colocar encjma la capa de rndamiento. Resumiendo lo expuesto anteriormente. tendrernov que : a ) Si el terreno de fundacibn es ~~ksi'simo, debe desecharse el mnterial que lo compone, sienlprc que sea posible, y sustituirse kste por un suelo de nlejor calidad. b ) Si el terreno de fundaci6n es nlolu, habra que colocar una subbase de material seleccionado antes de poner la base. P)

Si el terreno de fundacibn es r e g u l a ~o b z t r ' n ~ .podria prescindirse de la subbase.

d ) Si es

P X C P ~ P ? Z podria ~~,

prescindirae de la subhase y base.

SUBBASE Es la capa de material seleccionadc que se coloca encima de Ia subraeante. Tiene por objeto: u ) Servir de capa de drellaje a1 pavirnento.

CABRETERAS, CALLES T AEROPIS'rAS

123

b ) Controlar, o eliminar en lo posible, 10s cambios de volumen, elastieidad y plasticidad perj udiciales que pudiera tener el

material de la subrasante.

c l Controlar la ascensi6n capiIar del aEua proveniente de las napas fregticas cercanas, o de otras fuentes, protegiendo asi el pavirnento contra 10s hinchamjentos que se producen en kpocas de helada. Este hinchamiento es debido a1 congelamiento del agua capilar, fen6meno que se observa eapecialmente en suelos limosos donde la ascensi6n capilar del agua es grande. El material de la subbase, debe ser seleceionado y tener mayor capacidad soporte que el terreno de fundaci6n compactado. El material de la subbase puede ser: arena, grava, granzhn, escoria de 10s altos hornos, o residuos del material de cantera. En algunos casos, se puede emplear para subbase el material de la subrasante mezclado con granzbn, cemento, etchtera. El material de la subbase debe tener las caracteristicas de un suelo A1 6 A2, aproximadamente (Ver paginas 169 y sig.). Su limite liquid0 debe ser inferior a 35?,;' y su indice plastic0 no mayor de 6. El CBR, no debe bajar de 15 54; (Ver Metodo CBR, pag. 197 y aig.1. Si la funci6n principal de la subbase ea servir de capn de clrenaje, el material a emplearse dehe aer granular, y la cantidad de material fino (limo y arcilla) que pase e1 tamiz nlimero 200 uo debe ser mayor del 8 ;y,.

EASE

Esta capa tiene por finalidad absorber 10s esfuerzov transmitidos por las caryas de 10s vehicuIos y, ademis, repartir uniformemente estos esfuerzos a la subbase y al terreno de fundaci6n. Las bases pueden ser granulares, o bien estar formadm por rnezclas bituminosas o mezclas estabilizadas con cemento u o t ~ o material ligante. El material p6treo que Ee en~pleeen la base, deberii llenar los si. guientes requisites : u ) Ser resistente a 10s cambios de humedad y temperatura. h ) No presentar camlsios de volume11 que sean perjudiciales. c) El porcentaje de d&aste. segur~el ensayo "Los Angeles", debe ser inferior a 50. (Ver Apkndjce No 10).

124

RAuL VALLE RODAS

d j La fracci6n del material que pase el tamjz NL'40, debe tener un limite liquid0 menor del 25 (;;,, y un indite de plasticidad

inferior a 6.

FIGURA27.-

c)

Curvxs granulom6trhicas, ~ . c c o m ~ n d n d n spara e[ n~aterial petreo a emplearsc como base.

La fracci6n que pasa el tamix N'j 300. no debe excedrr de l...i. y en ningcn caso de 10s 2 , 3 de la fmccicin sue pase el tamix No 40.

f } La graduaci6n del material de la base, debe hallarse dentro

de 10s limites indicados en la fig. 27. g) El CBR, debe ser superior a 50 '?A.

-

For lo general, para la capa de base se emplea piedra tritumda, gritva o mezclas estabilizadas de suelo ccmento, suelo bituminoso,

e tchtera. En e l Apenclice 3 9 11, se hallan iudicadas las especificaciones vigentes para bases granulares y estabilhi~das.

CAPA DE RODAMIENTO Su funci6n primordial sera proteger la base impermeabilizando la superficie, para evitar asi posibles infiltraciones del agua de lluvia que podrian saturar parcial o totalmente lax capas inferiores. Ademhs, evita que se desgaste o se desintegre la base debido a1 trhnsjto de 10s vehiculos. Asimismo, la capa de rodamiento contribuye, en cierto modo, a aumentar la capacidad sopocte del pavimento, especiaImente xi su espesor es apreciable (mayor de 3"). TIPOS DE MEZCLAS BITUMINOSAS

Los tipos de mezcIas biturninosas generalmente empleados para las cwpas de rodamiento en 10s pavirnentos Plexibles, son 10s siguientes :

F~TOGRA 58.P~ AOporaci6n I " : Eehando piedra picada (agregado) sobre una base ya compaetada.

a) T~atumie?ztosszrpe~fieinlesen unrt o vu?.ias capas, coy? o sin cnrpeta, d e sello. - Los asfaltos y alquitranes que se ernplean, son los llamados liquidos o diluidos (Cut-backs) del tipo .de rBpido curado (RC y RT). El espesor de estas capas es de 2.5 ern. (I"), aproximadamente. Este tipo se emplea, comfinmente, para trhn-

sito ligero. hJ Macadam d e pe?zetrucidn. -Los asf altos que se emplean son

126

R A G L VALLE RODAS

aqnellos cuyn penetraci6n estA eomprendida entre 85 y 150 ('1, y Ios alquitranes usados son Iw del tip0 m6s viscosa. El espcsor de

~o~oc:lt~!?in 57. - Opcroeiow 2' : Conlpnctando rl ' h ~ ~ . c ~ ; a r l acon " , aplanadora de rodillov Fisos tlpo thndum.

estas capas varia entre 6 y 15 cm. (2.5" y 6"). En las fotografias 56, 57 y 58, se hallan ilustcadas las operaciones progresivas de una pavimentaci61-1 de este tipo. Asimismo, en las vistas 60 a *-,-

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F O T O G R ~58. P ~A Og~crar.irinta: Regando coil asfalto la superficie coinpacta a n t ~ r i o r m ~ n t eSc . rcpiten Ins opcraciones 11, 2tLg Y", disminuyendo el tamafio del agregrzdo, si el mncndnm de penetracihn v a a estar tornlado por. d u s o tres tapas.

127


61, inclusive, se puede observar 10s diferentes tarnafios del aEreado empleado en un macadam de penetracibn para una caps d e 6 cm, (2 E " ) de espesor. c) Mezcla,q "en sitio" d e tip0 ahiertn o clcjrso. - Gener~lmente, se empleain asfaltos liquidos de rApido y media curado (RG y MC). El espesor varia, apraximadamente, entre 4 y 7,5 cm. (1,5" a 3").

Fo'ror:rt,\t3in59.

- Cldocando

" c r ~ n i d u ~ a s(screenings) " encimn dc: sello.

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la calla

d ) Mexclas "en pbltnta", rle tip0 denso o ahierto, crq~licuclus''el?. frio" D "en, caliente".- Para laminas asfhlticas (sheet asphalt), cancretos bituminosos, etcktera, pueden usarse algunos sfa altos liquidos, pero prefesentemente se emplean cernentos asfitlticos cuya pe-

F o m ~ h r i00. ~ - r i e d r a dc 1 ]J>" a de un macadam

;/{'',

empleada ril la primetmacapa

de penetracihn.

netraci6n est5 comprendida entre 85 y 200. El espesor es, generalmente, mayor de 5 cm. (2"). Las capas f ormadas por las mezcbs bi tuminosas anteriormente indicacias, no deben tener espesores menores de 2,s cm. (1"j. Se recomienda 12.5 ern. (5") como espesor mhximo.

Fnror.nn~.~h li I . - P ~ i m r ~apIicaci6n a de asfalto (1,: litros i n:'., nproxirnarl:imcnlc), R In capa de pietlra indicarla en Ia foto~mfirtantrrintq.

P R ~ UDR R descripci6n m8s completa g detnllada acerca de 10s (liferentee, .tipos de mezclas biturninosas, empleados en la actualidad, consitltense 10s manuales pubIicados por el Institute de Asfalto dc Ins Kstadoa Unidos de Amkrica, u otras puhlicaciones rsjmilares.

??QTOGRAP~A 62. - Firdm picnda cFe :/;" a !4*',eolocada encima de la primera capa. Esta sr~unrlactipa de a p r g a d o es debidamente compaetadn con rodillos tiil~demy luego rwada con asfalto.

CARRETEBAS, CALLES Y A EHOPISTAS

8. ENSAYOS DE LABORATORIO DE ASFALTOS USADOS

EN PAVIMENTACION Las pruebas que comunmente se ejecutan con 10s asfaltos ernpleadoa en pavimentaci611, son Ias siguientes :

La consistencia de 10s cementos asf8lticos (semisillidos) se mide por medio de la prueba de penetracidu, la de 10s asfaltos liquidos mediante la prueba de viscosidad y Ia de 10s residuos que r e s u l t a ~des~ pu6s de volatilizar 10s cuerpos ligeros en 10s asfaltos liquidos, por medio de la prueba de penetracjhn si el residuo es semis6lid0, y mediante el ensayo de flotnci6n si el residuo es lirluido.

Se mide la consistencia del cement0 asfaltico, mediante !a hiuca de una ayuja cargada con nn peso de 100 gramos. E ~ t acarga es aplicada durante 5 segundos (Ver fig. 33). Cuando se e j e t u t a la prueba, el asfalto debe tener una temperatura de 25O C. (77'? F.). El erlsayo ejecutado bajo estas condjciones tiene el nombre de penetracioti normal. La unidad de penetracibn es de 0.1 mm. Cuanto m b bland0 sea el asfalto, mayor serA su penetracihn.

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F~GUR %A ? ( A ) . - Ensayo de penetracihn.

- FIG.23 ( B )

Detalle de la aguja.

PRUERA DE VISCOS1I)AT) La prueba de viscosidad, sirve para conocer la resistencia a1 escurrimiento (f luidez) d e 10s productos asf8lticos. La vivcoaidad se mide con un aparato llamado viscosimetro (ver fotografia 6 5 ) . h t e es de tipo "xtindard" y se conoce roll el nornbre de viscosimetro F u rol. Los resultados se indican como liscosidad Furol. El ensayo se ejecuta a una determinada temperatura, registrando el tiempo en segundocr que necesita un volumen de 60 cm3. dme liquid0 asf5ltico para Pluir a. travhs de una abertura de dimenviones conocidas (ver figura 34). Cuanto magor sea la viscouidad, mhs cerca estara el material de tener una consistencia, aenlisdida y , por lo tanto, mayor ser8 el tiempo registrado durarlte la prueba. La vjs,osidad de un product0 asfaltico disminuye cuando au temperatnra aumenta. Hay productos asfiLlticos cuya viscosidad es mas ficil medirIa a temperaturas mayores de 259 C. Las pruebas de v i ~ c o s i d a dse ejecutan, generalmente, a la3 ~igujentestemperaturas : 25'' C. ( 7 7 O F.) ; 50° C. (12z0 F.) ; 60" C. (140" F.) ; 3. 82,Z0 C. (1808> I?.).

1 msmac de

5.5rm.l

~ ~ ~ 24. u n Prueba h d e viscosidad.

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FQTOGRAF~A 65. - Viscosimetro Sayholt.

HAUL VALLE RODAS

PRUEBA DE FLOTACIdN La prueba de Plotacibn es una rnodificacibn de la d e vinr.nsidi~d. St: emplea eate rnetodo para cantidades pequefiss y materia1es asfrilticos muy viscosos. Este ensayo mide el tiempo, en segundos, q u e necesita el material para fluir a 50° C. (122O F.). A1 ejecutar la prueba, e l material asfaltico se coloca dentro de un molde abierto, en forma de "tapbn" en la parte inferior de un platillo de aluminio, especiaimente disefiado. Una v e ~coiocadn el material dentro del rnolde y el platillo, kste se introduce en un depbsito

Trrmombro - Flo fador

pequeik, con agna a 50" C. (12z0 F,), La prueba se ejecuta hssta observar que el material fluya, permitiendo la entrada del agua a1 platjllo (ver f jyura 35).

147


PRUEBA DE DUCTILIDAD Mide la distancia, en centimetros, que puede alargarse una briqueta "st8ndardp' de cemento asfAltico, sin romperse. La secci6n minima en la parte central de Ia briqueta debe ser de 1 em2. La prueba de ductilid~d normal, se efecti~a con cemento asfhltico, a 25(' C. (77" F.) de temperaturn. Durante el ensayo, la briqueta de asfalto, se deber4 halar por arnbos extremos con una velocidad de 5 cm., porminuto (ver figura 36).

cmDUCTlLIOAO

FIGURA 36.

- Ensnyu

I

I

de ductilidad.

PRUEBA DKL P U N T 0 Dl? LLAMA El punto de llama de un yroducto asfAltico, es la temperatura a la cual sus vapores se encienden momentaneamente, cuando se pone una IIama en contact0 con ellos. Generalmente, se emplean dos tipos de vasos o tazas para la ejecucihn de las pruebas. Para asfaltos liquidos (cut-back), yue pueden encenderse a tenlperaturas reIativarnente bajas, se emplea el

vaso abierto Tag (open Tag Cup), y para aquellos asfaltos que tengan puntos de llama elevados, se utiliza el vaso abierto Cleveland (open Cleveland cup) (ver fiyura 37). Por lo tanto, el punto de llama o de inflarnaci6u de un asfillto, indica la temperatura critica para la cual deben tomarse lax pxernaciones necesarias, a fin de eliminar 10s peligros de incendios cuando se caliente el material.

Vaaa abi*rto C l r v e l ~ n d

FIGURA 37. - Ensayo para la determinaci6n del punto de llama.

PRUEBA DE DESTlLACldN

La prueba .de destilaci6n se apIica a log asfaltos liquidos para deeerminar la cantidad de residuo asffiltico, que se obtendr5 despuks de volatilizar 10s cuerpos Iigeros (gasolina, kerosene, etc4tera) a la temperatura de apIicaci6n de estos productos en 10s trabajos de pavimentacibn. Esta prueba permite, ademis, indicar la ~ e l a t i v arapidez de volatilzaci6n de 10s fluxantes .en un a ~ f n l t oliquido. El ensayo se ejecuta colocando un determinado volumen del material en un matraz de destilacihn, el cuaI se coneetn n un conden:sador y se calienta gradualmente, hasta una temperatlira de 460q C,:. (680g F.). (Ver figura 38). Los productos voIAtiles son condensados y recogidos. poco a POCO, en. un cilindra de cristal graduado, a fin de que el porcentnje del volumen destilado a cualquier temperatura intermedia, asi como a1 final de la prueba, sea registrado f8cilmente.

Despues de terminada la destiIacibn, se saca el residuo que


149

queda en el matraz y se determina su grado de consistencia (ver pruebas d,e penetracidn y flotacibn), y su grado de solubilidad en bisuIfuro o tetracloruro cle carbono. Si el residua es semisblido, puede efectuarse la prueba de ductilidad, ademas de la de penetraci6n.

Frcu~a38. - DestiIaciGn de srsfaltos liquidos.

MEDIDA DE LA SOLUBILIDAD LIE LOS BETUNES

a) Por medit) de b i s u l f u ~ ode carbono (CS,). - El b e t h en un producto asfaltieo, es aquella fracci6n que se disuelve cornpletarnente en bisulfuro de carbono. En 10s cementos aufhlticos y productos asfhlticos residuales viscoaos, la solubilidad en CSz, represents 10s consti tuyentes activos de cementaci6n del producto. Los prod uctos asfAlticos debidamente refinados del petrhleo, sin mezcla con

150

R A d L VALEE RODAS

otros materiales, tienen una ~01ubilidad en CS!, del 99,5 7; como minimo. La prueba de solubjlidad en CS2 se efectira tratando una rnuestra de peso conocido del material. con un fiolvente. Luego, la soloci6n se filtra, para conocer cl~alquiercuerpo insoluble que pudjers encontrarse. Finalmente, el material insoluble se seca y se pesa. Se calcuIa el porcentaje insoluble y este valor, sustraido de 100 ',:, da el porcentaje .soluble en bjsulfuro de carbono. b) Por medio dcl tefraclo~u,r.ode carbo~lo(CCl,) , - La prueba para deterniinar la solubilidad de 10s betunes, empleartdo el CCI,, se ejecuta en ~ g u a forma l que por medio del CS,. La mayor garte de 10s materiales asfhlticou, son solubles en 10s dos solventes antes mencionados, pero se prefiere el uso del tetracloruro de carbono por no ser inflamable. Sin embargo, si menos del 99,5 ':; del productu asfhltjco es soluble, se utilizari b i s u l f ~ ~ rde o carbono para determinar el porcentaje exact0 de betiin. MEDIDA DE LA CANTIDAD DE AGUA Y SEDIMENTOS Esta prueha se efectca, unicamente, con materjales asfalticos de curado lento. Un determinado volumen del material, con igual volumen de benzol es colocado en un tubo especial. El benzol artua como solvente y produce asi I I J solucibn ~ ~ de bajo peso especifico y viscosidad. Se IIeva la temperatura de la mezcla a 48.g0 C. (130" F.) y se bate duraute 10 minutos en una centrifugadora a 1400 6 1500 revoluciones pbr rninutu. Cualesquiera cantidades de agun y sedimentos que pudieran encontrarse, se depositan a1 fondo del tubo, el cual evth construjdo de tal manera que permite lecturas tle pequeiios volumenes. El volumen de agua )- sedirnentos se caIculx en porcentaje del voIunlen original de1 material. Los asfaltos liquidos de curado lento, no deben contener m8s del 2 ;de agua y sedimentos.

"

DETERMINACIoN DEL PESO ESPECIFICO Para evitar que varie el peso especifico deI material, debido a carnbios de volunien a diferentes temperaturas, el peso especifico se determina a una temperatura fija. La temperatura escogida es 151.6~C. (60D F.), y se indica asi: Peso especifico 15.6°'15.60.Esto qujere decir que se relaciona eI peso de un determinado volumen de asfalto a 15.6,* C. de temperatura, con el peso de igual volumen de agua a la misma ternperaturrr. La, determinaeihn del peso especifico de rnateriales asf5lticos, sirve para hacer las correcciones volumetricas correspondientes, cuando 10s materiales tienen tempernturas


151

elevadas y, ademas, para calcular el porcentaje de vacios en Ias mezrlrts asfAlticas compactadas (ver phgina 153). PRUEBA DE ASENTAMIENTO PARA ASFALTOS ERIULSIONADOS

En esta prueba, e l asfalto eniulsionado se coloca en un ciliadro de crjstal hastante alto, el cual se deja durante 5 dias, tenierldo cuidado de no maverlo. A1 cab0 de este tiernpo, se toman rnuestras de la parte superior y cerca a la base del recipiente cilindrico y se colocan estaa muestras dentro de u n horn0 a una temperatura de 162.g0C. ( 3 P S 0 F.) , a fin de recuperar el avfalto y cualquier sediment0 que pudiera encontrarue. La diferencia, en porcentaje del residuo recuperado de extas don muestras, se jndicn como asentamiento.

PREPARACIdN D E MEZCLAS ASFALTICAS

Para preparar una buena mezcla asfdltica, debe controlarae, debidamente, la granulometria del material p6treo y el porcentaje de asfal to a empiearse. El material pktreo o "agregado", deberh tener una buena resistencia (porcenttlje de desgaste, seglin la pruebn "Los Angeles", menor clel 40 ";,) estar bien graduado. La granulometria que dehe tener el material petreo dependera del tipo de asfaHo y de mezcla a emplearse (ver diagramas de las fjguras 28, 29. 30 y 31). Una vez seleccior~adoeI material pktreo, se rnezclari bste con diferentes porcentajes de asfalto. Para tener una idea aproximada acercx del porcentaje de asfalto :t utilizarve en m a mezcla, puede emplearse la siguiente relaci6n empirica propuesta por T. E. Stantun, del Departamento de Carreteras de California :

-+

P = 0,02 a -i- 0,045 b 0,18c Donde : F -= Porcentaje de asfalto, pox peso, :1 :, material pktreo retenido en el tarniz 10 b ,, ,, ,, que pasa el tamiz 10 f queda retenido en el 200. c = I, ,, que pasa el tamiz 200. I>

I?

?,

152

RAOL VAL1,E BODAS

Para "agregado" de tamafio grande ( 5 0 5 o menos, pasa el tamiz ji") se recomienda aumentar el coeficiente de c . a 0,20, y para "agregailo" de granulometria f ina (100 5 pasa el tarniz de x u ) ,Be recomienda disminuirlo a 0,15. Si una mueatra tiene un color muy negro y una apariencia "grasosn", denotar6 excesa de asfalto ; en cambio, si tiene un color "marr6n" y nna apariencia algo "fieca", indicara deficiencia de asfalto.

PORCENTAJE DE VACiOS DE UNA MEZCLX ASFALTICA El porcentaje de vscios V de u n a mezcla asfgltiicn compactada, en funcion de su pew especifico d y de su "densidad mBxima te6rica" D, de la siguiente manera:

. se cczlcula

-

Porcentaje de vncios de la rnezcla asfaltica. Densidad mksima te6rica. d = Densidad d e la mezcla asfaltica campactada. F'

D

-

Donde :

Siendo : W W'

Porcentaje de material pktreo en la nlezclm ,, asfalto en la mezela Peso especifico del material pktreo enlpIeado y = ,, asfnlto empleado P -Peso de la mezcla, a1 aire P' = . ,, , , sumergida en agua.

'?, ,

-=

-

7

I F

,?

?,

Si el material pktreo ernpleado en una rnezcla preparnda con cemento asfAltico, es de gracluaci6n d e ~ a a el , porcentaje de vacios V, no debe ser.;mayor de 6, nj menor de 2. En carnbio, si la rnezcla asfalticfl ha sido preparada con asfaltos liquidns, su porcentaje de vacios puede ser superior a 12.


PRUEBA DE HINCHAMIENTO

Se emplea para determinar 10s efectos perjudiciales que pudiera ocasionar el agua en mezclas asfalticas densas preparadas con asfalto liquido, o en aquellas mezclas bituminosas en las cuales e! material pktreo fino es de calidad dudosa. Para medir el hinchamiento de una mezcla bituminosa, se ntiliza el dispositivo indicado en la figura 39, siguiendo, en, lineas generales, el siguiente procedimiento : Se compacta la muestra en un molde methlico mediante la aplicaci6n de una carga esthtica de 40.000 libras y, luego de enfriada la mezcla a temperatura arnbiente, se coloca el molde con la muestra en la forma indicada en la figura 39. Despues de colocado el molde con la muestra en la forma anteriormente indicada, se anotarhn 10s hinchamientos que registre el extenshmetro. A1 cabo de 24 horas (o hasta que no se observe mayor hinchamiento) se registrar& la Iectura final efectuada en el extens6metro 3; se cornpararh exta filtirna lectura con la inicialmente tomada. Las mezclas que se hinchan hasta 1 / 1 6 de pulgada se consideran de calidad "inferior" y aquellas mezclas que lIegan a hincharse hasta :% de pulgada, se consideran de "mala" calidad. Esta prueba de hinchamiento se halls "standarizada" por la AASHO bajo el XQT-101. ENSAYO DE EXTRACCION, 0 DETERMTNACION DEL PORCENTAJF: DE RlATERIAL BITUMINOSO EXISTENTE E N UMA RIEZCLA Para determinar el yo de material bituminoso existente en una mezcla ya preparada, se utiliza un extractor "centrifugo", semejante a1 indicado en la fotografia 65. El procedimiento ex, en sintesis, el siguiente : Se toman unos 100 a 1.000 gramos (segan la capacidad del extractor) de la mezcla que se desea ensayar y se calienta hasta que el material pktreo se haya "soltado". Una vez caIentada la mezcla se Ia coloca en el "recipiente" del extractor centrifugo. Se tapa hermkticamente (utilizando filtros adecuados) el recipiente que contiene la muestra y se lo hace rotar, echando por la

1a%

R A d L VALLE BODAS

"boea" clel recipiente un ~olventehasta quc el liquido que se drene por el "tubo rle escape", salga claro y libre de bet6n.

FIGUR.~ 39. - Disposicirjn del cilindm y extens6mct~orn In 1nrdici6n dcl hinchamjento de mezclas bitulnino~ns.

F o ~ o c n x ~ iGG. h - Extractor de asfalto.


155

El solvente generalmente enipleado es tetracloruro de carbono. Terrninada la operacihn, se saca y se peva el material que queda, libre de betun, dentro del recipiente, asi como eJ yue se halla adherido a 10s filtros. La diferellcia en peso entre la mezcla biturninova ensayada y el material pktreo, libre de betun, dnra la cantidad de asfalto o alqujtrin contenido en la mezcla. Genel-almente, la cantidad d e material bi tunlinoso se represents en por ciento del material p4treo seco. l o . ESTABILIDAD DE LAS MEZCLAS ASFALTICAS

Para medir la estabilidad de las mezclas asfalticau, o sea xu reaistencia a1 desplazamiento lateral, se emplean, generalmente, 10s mEtodov Hubbard-Field, Marshall o Triaxjal. A continuaci61-1 indicamos cada uno de estos metodos:

I. MeTODO HUBBARD-FIELD Este mktodo fue sugerido por Prevost Hubbard y F. C. Field. ingenieros del Instituto de Asfalto de 10s Estados Unidos de Am$rica. para medir la estabilidad de mezclas bituminosas "en caliente", formndas por arena, material rellenador (filler) y cement0 asUItico. Si bien este metodo fue propuesto para este tipo de mezelfi, conocido com6nmente con el nombre de lkmina asflltica, o "Sheet asphalt", su empIeo se ha generaljzado y se lo utiliza acuillmente para determinar la estabilidad de otras elases de mezclas asfhlticas.

Los aparatos enlpleados para la prueba HubbarhFieId, son 10s siguientes : --Mhquina para la aplicaci6n de cargas verticales, especialmente diseiiada para el efecto, con capacidad de 4.540 kg. (lO.000 Ill.). -Moldes cilindricos de 5 cm. (2") y 15 cm. (6") de dihmetro, especialmente disefiados para la preparacidn de "briquetas". -Pistones especialmente fabricados para la compactaci6n de las mue~trasy para la ejecuciin de pruebas de estabjlidad en 10s cilindros de 2" y 6" de dilimetro.

de hoja (No 1) y con base cilindrica (No 2 y No 3 ) , paya la compactaci6n de muest~as.

-Pisones

-Un

dep6sito para agna. -Un ealentador elhctrico. -Un re6stato. -Poncheras, balanzas, term6metros, etcktera.

En las fotografias 67 y 68 se indica la mhquina empleada para pruebas de estabilidad y parte del equipo miscelhneo.

F O T O C R 67. ~ P~ ARlhquina HubbardField, elnpleada para 10s ensayos de estabilidad de mezclas asfhlticas.

Muestrus d e crg~egado fino. - Se preparan varias rnezclas con diferentes poreentajes de cement0 asfAltico, y de cada tipo de rnezcla se ensaya un minimo de dos muestras. Para la preparaci6n


157

de mezclas, y e caljenta, por sepnrado, el agregado y el asfalto, aproximadamente a l'l'iOC. (350°F.), y luego se mezclan bien estoa materiaIes. Una vez obteuida una mezcla uniforme, se colocan unos 100 grnmos de ella ell un molde cilindrico de 6 ern. (2") de dihmetro, que ha sido previamente calentado a 121"C. (2500 F.) , y luego se cpmpacta la mezcla por rnedio de 10s pisonev NO 1 y No 2 indicados en la fotografia 68. Con el pjsbn No I de borde afilado, se golpea fuertemente la mezcla unas 60 veces y con el pjs6n No 2 de base cilindrica, unas 20 veees. Compactada asi la mezcla, se introduce el pist611 correspondiente a1 cilindro dc 5 cm. (2") de diimetro, y se apiica una carga vertical hasta que 1,2 presi6n sea de 210 k g cma. (3.000 lb;pltlg2.). Las muestras o briquetas asi preparadas, deben tener una altura de 2,s em. (I"), aproximadamente. Una vez preparadas Ias briquetas, se las aaca del molde g se ]as deja a la ititemperie durante 24 harm. Desp d s de las 24 horas, se las coloca durante una hora dentro de un recipiente Ileno de agua. El agua debe calentarse hasta alcanzar una temperatura de 609 C. (140QF.). El molde de 5 cm. (5") de diAmetro, debe emplearse linicamente

FOTOGRAF~A GR. - Equipo empleado para la e jecuci6n de prueban de estabilidad en la maquina Hubbard-Field.

158

R A C L VALLE RODAS

para mezclas con agregado fino, es decir, para mezclas cuyo agre-

gado tenga las siguientes raracteristicas: Particula rniixirna: 5!8". Porcentaje que pasa eI tamiz NQ 10: Mayor del 65 y4. Y o t o . - Si se emplean ~sfaitosliquidos

en la preparaci6n de Ias mezclas, estav mezclas llamadas "en f rio", deben aer previamente aireadas (curadas) hasta que el aolvente (gnsolina o kerosene) se haya evaporado. Una vez "curada" la mezcIa se procederB a ejecutar 10s ensayos de estabilidad necesarios. En la preparacihn de la8 mezclas "en frio", tCngase euidado dr no calentar el asfalto liquid0 a temperaturas mayorcs a la5 indicadas e l l el cuadw VII.

Muestrus de agregado gjmueso.- Para la preparaci6n de mezc1a.r cuyo agregado sea de grar~ulometria mayor a la indicada anteriormente, y e recomienda el empleo de rnoldes de 15 cm. (6") de diametro y 15 ern. (6") de altura. La preparacibn d e muestras es semejante a la indicada para mezclas de agregado fino, pero en lugar de 100 gramos, se tomaran 2.000 gramos de material para eada briqueta. La conlpactaci6n se h a r i en dos partes: Se colocaran, primero 1.000 gramos en el malde y se compactarh esta capa dando der 50 a 60 golpes con el pis611 Nq 2. Finalmente se colocarrin dentro del molde 10s 1.000 gramos sobrantes, y se compactari la meacla dando otros 50 a 60 golpes con e l pis6n NQ 2, y finalmente 50 golpes con el p i d NP ~ 3. La temperatura de la mezcla a compactarve debe ser de unos 100°C. Los 50 golpes finales deben darse cuarldo la temperatura de la mezcla baja a 8 0 P C., aproximadamente. Las briquet:ts deben ser enfriadas sumergi6ndolas en agua, y luego sacadas del molde. Sotrr. - En caso de que se desee ensayfir las mezclas asfalticaz de pavimento~ existentes, se pueden sacar muestras "in situ". d i r e c t a ~ ~ ~ e ndel t e pavimento, rncdiante un "cortador de n6cleo" eapecialmente disefiadrl para el efecto. C)

E J E C U C I ~ NDEL ENLSAPO.

La prueba se ejeruta hajo una temperabum de 600 C. (1400 I?.), rolocando la briqueta en la forma y condiciones indicadas en las fjguras 40 y 41. La carga se aplica por medio de la mtiquina Hubbard-Field, cuya capacidad es de 10.000 lb., haciendo girar el volante a una velocidad de 2 revolucjonea por segundo. La carga mLxima que ha sido necesario aplicar para desplazar la muestra a t r a v b del orificio, seg6n ye indica a 10s diagramas, se toma como estabilidad de la mezcla. MezeIcrs "en calientc". - Las esowificaciones recomiendan para mezclas con cement0 asfhltjco lo siguiente:

CARRETERAS, CALLES Y AEROPlSTAS

FIGURA 40. - Prueba de estabilidad de una mezcIa de granulometria "fina", efectuada con un cilindro d e 5 cm. (2") de di8metro.

CMW VERTICAL

FIGURA 41.- Ensayo de estabilidad de una muestra de grandornetria "gruesa", ejecutado con un cilindro de 15 cm. (6")de di8metro.

160

Rht3L VALLE RCIDAS

a ) Para transit0 ligero y mezclas con agregado fino, u n a estabilidad no menor de 640 kg. (1.200 Ib.). b) Para trhnsito pesado y agregado de granulometria fina, una estabilidad no menor de 910 kg. (2.000 lb.). c) Para trfinsito pesado !: agregado grueso, una estabiIidad no menor de 1.590 kg. (3.500 1h. aprox.). ,IlezcEcrs "en fdo". - Para las mezclas preparadas eon asfaltos lquidos. no hay especif icaciones concretas. Sin embargo, indicamos a contisnnciun las caracteristicas que debe tener una mezcla de arena-asfalto. que es una de Ias mhs empleadas en la actualidad:

a) Absorcibn de agua a1 cab0 de 3 dias de estar la mezcla aumergjda en agua: Y @1 (mhsima). b) Expansi6n maxima durante la absorci6n de agua: 5 ;.' c) Estnbjljdad minima despuks de la absorcibn: 550 kg. La inezcla de arena-asfalto, antes de sumergirla en agua debe ser "cur:idaM a1 horno a 60°C, durante 20 horas. 11. 1T.IBTODO MARSHALL Ha sido propuesto por el ingeniero americano Bruce G. Mnrsh:i11 4. es empleado actualmente por varios org~riismostBcnicoviales, siettdo el Cuerpo de Ingenieros Militares de 10s Estados Unidos de ArnGrica (C.S. Corps of Engineers) uno de 10s organismos que lo ha adilp tado of icialmente.

a ) EQUIPO EMPLEADO. 141 equipo empleado para las pruebaa de estabilidad Marshall, consta d e lo siguiente (ver fotografias 69 y 70) :

-Una

maquina para la aplicacihn de lit carga vertical, especialmente diseiiada para esta clase de prueba, cuya capaeidad es de 2.734 kg. (6.000 Ib.) . -Moldes para la preparacibn de mliestras de 10 ern. (4") de diametro interior. Cnda molde tiene una base metalica y se halla mdividida en dos seccjones; 1:t secci6n inferior tiene 7,5 centimetros (3") de alturn, y la superior 6 2 5 cm. (2 %"). -Un sujetador de molde para facjljtar la compactaci6n de la mezcla.

-Un

martillo o p i d n de base circular con 9,8 cm. ( 3 718")

[le tliiimetro, 4 3 kg. (PO lh.) cle pesn y 4G cm. (18") (lc cnir1:r librc. -Un ~ l i s p o ~ i t i vpar2 o las pruehar {Tr est:~l)ilidatl.~specialrnente disefiatlo. y format10 por 2 segmcntna semirircul:~rrscuyn c1i:imetro int~rirrrrnitln 5 cm. (2"). . - Un mrdiclor de "eescurrimicnto" ;tcopl:~dofi1 tlisl~ogitivoanterior.

l a ' ~ w l ~ ~ ~ ~(2): . -t v f5l:iqu , ~ i11:1 . k ~ : ~ l ~ ? l l : ~ I l , r m l p l + ~ a r l :pnr:l ~ la r.it?c.liriGn11r. r n q : l y o C rlr r~stnhilid:~d con n i ~ z r l a snsf:ll ticas.

1,:ls mezc1:w nsfiil t icns rlphrn prcpnrnrae con di l'carrn tes porcen~ .se sep:trnri [Inns 2.500 cral:\.ies tlr ;lsE;ilto. 1Je c:II~:~ tip0 € 1 rnezclil mm, par:i (10s rnurstras. Rn cntl:~rnoldr, se rolnrar5n unos 1.000 n 1.500 Frnmos r l ~ mezcl:~J- luccn cle rntpmrla unxs 25 v c w s con nn:t cnch:~rntlr nlhafiil, s~ colncnt-6 el moliie en r F sujctnrlor c s p ~ c i n linclicado ru la f o t o ~ r n ria 70.

clel,e tener unn tempcrnturil no menor de 22:i"F.3, debc cnfriarsc In rnut?.stra sumergienrlo el cilii~droen arua clur;~ntc unos 2 minutoa. L u e ~ ode enfriiida la muestra, se Ix s:lc:tr,i del molcle. L;I t ~ l t u r nd c la muestrn debe ser cEe 7,5 cm. (21/2"),aproximaclnmentc. RNSAYO DE ESTAUTLTDAD. La rnuaatra, antes de ser ensayada, rleberi sumesgil-sela en cnlcntada x 60" U. (140" F.), clurante un tiernpo comprenrlitlo entre 20 C)

5UJ ETA >1OLOE

minutus y 1 hor:~. InrnedinLirnente rlespuks dc sacada l i i muestrn dcl ''llaiio caliente", Re In colocnrii dentro rlel dispo.sitivo para la prueba tle estabilidsril y Gste en la rnhqui~no prensa tle ensityo. Al ejecutarw la prnehn. el gate rle la prenaa deber:i moverse con wnn velocirlacf de 5 cm. por minuto, hasta que la muestra falle. Si a la prensa sc ilcopln un motor, Pste rleberB estar rcguladn en tal f o r m a que permitn levantar el gato, n una altura de 5 cm. en I minuto. La carga rnhxima rraistrnda .se indicarii como "estabilidad" tle la mezcln. Lo8 v ~ l n r e sde estabilid~d,segiln el metotlo Marshnll, recornendnrfos para nlm~nostipos de ptivimentos flexiblea, son 10s s i ~ u i e n t e a : 45.2 kg. (1000 Ib.), para capas de roilnrniento qlac soporten un trAnsit,n liviano a mediano. 781 kg. (1.500 Ib.) , para cagns cle roclamiento que soporten un trBnsito mediano a pesado.

CARBETERAS, CALLES Y SEROPISTAS

183

El 4'escurrimiento", mhximo, medido por el dispositivo especial acopIado a1 aparata, dehe ser de 20, cuando el medjdor eat$ dividido en 0.02". 111. METODO TRIAXIAL

La preparacibn de muestras es sernejante a la indicada en 10s m4todos anteriores. Las muestras deben yer de forma cilindrica con base de 10 cm. de diametro y altura de 20 em,,aproximadamente.

FIGIJRA 42. - Relacirjn sntre Ias presiones verticales y loterales.

El ensayo se efectiia en forma parecida a la descrita en la Parte Sexta de este libro para pruebas triaxiales en suelou. EI tipo de camara que se emplea es el sugerido por V. R. Smith. (Ver m6todo

Smith). Las presiones laterales correspondierltea a cada increment0 de carga vertical, soil registradas en forma analuga a la indicada en el diagraina de la figuw 42. Para determinar la tangente del Angulo $, se prolonga la parte superior de la curva, que es practicamente una recta, hasta que corte el eje de ordenadas.

164

K A d L V A L L E RODAS

El Angulo + de fricci6n jnterna y la cohesihn unitaria, c, se calcularh rnediante las expresjories (1) y (2j , respectivamente :

(2)

PC tg !(45

+

<)

=

Yuntu de interseccj6tl de la tsngente con el eje de ordenadas.

Una vez calculados 10s vaIores de $ y c, y a f i n de estabrecer si la mezcla es estable o no, bastar6 nnotar estos valores en el diilgrama de la figura 43. Kp/cm2

Ib/pulp?

ANGULO DE FRlCClON INTERN*

- Diagranla p a r a deterilinar la estabilidad de una mezcla nsfhltica, en funci6n de su hnjiulo de friccirjn interna y cohesiirn.

FIGURA 43.

Si 10s valores de la fricci6n y cohesirin de la mezcla asfaltica que se analiza, eaen fuera de las zonas A, B u C:, la mezcla seri clasificada como estable.

The Rational Dcsign of Asphalt Paving J l i x t r r r r s . Research Series N V , b y P. HUBEARD. The Asphalt Institute, 1935.

Rccoms~~dacionrs para la constrrrccidn. d r P n ? * i i ~ ~ r u t ho isf n 1 n 8 o s o s . Editado por la direccihn de Autopistas Alemanas, de a c u c ~ d ocon la Insptctoria General


163

de Carreteras Alema~ns.1036. Traducido al castellann por el Ing. Nrco~hs KRUECER, 1949.

R i t u ~ l i ~ ? o Consf ~ c s r l ~ e t i o nH r r ~ l b o o k .Barber G reene Co., Aurora, Illinois (EE. L U.) , 194.7. Design, hy ELWYN E. SEELYE.John Wiley B Sons, Tnc., 1947. Asr)kalf ifrrnrlbclcok, The Asphalt Institute, 1961.

Investigutio?i of thr Jjcsigw and ('ontrod of r l s p h n l t P n l < k gJf irt trres, "Technical Hernorandu:li" Nv 3, 254 ( 3 ~olirrnrr~es). Wliaterways Eqleriment Station, Viekburg, Mississippi, 1948. V i ~ s t hAnnlcoI Highwag Enyilzcering C o n f c r a t ~ c t *'Bulletin . No 38, vol. 31, N" 85. U t a h E n g i n e e r i ~ gExperiment Station, University uf Utah

P r o c e e d i , i y s nf !It+-

(EE. U U . ) , 194s. The fiItrrshall ,lfcfkorl on the ncsign rr17d Control, of Bit?tma*lro?rsFrrvin.g Mirt~tres, b y Marshall Consulting and T e s t ~ n gLab-awry Jackaon, Mississippi. 1949. Stattdrrru' Specifiru f i o n s f o r H : g h wn?] .llatcriala ntid ,V.fcbhods of Samp7i~1gand. Trsting. Pnl't 11 - AASHO, 1061.

TERCERA

PART$:

I . MLTODOS PARA EL CALCULO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES, BASADOS EN LAS CAR ACTE RiSTICAS F~SICASDEL TERRENO I . Clasifieaci6~~, d e 20s suelos d e Is AASHO, BPR !J HRB. Ghlculo cle espc,wrcs dc pawirucnto pur el f7diut: d e G?-upo.

2. Clasificccci6n d e s ~ r l o sde la F A A . Espesores d e pavimento r e c m e r t d a d o s .

1.

CLASIFICACIoN DE LOS SUELOS DE LA AASHO, BPR Y HRB

Los diferentes organismos viales de 10s EE. UU., sugirieron hace aiios, varias clasificaciones de suelos. Asi, se conocia la clasificaci6n de la Public Roads Administration (actualmente Bureau of Public Roads), la del Highway Research Board, etcGtera. Hoy en dia todas e s h s clasificaciones han sido agrupadas en uns sola, que se basa en la orjgjnalmente propuesta por el Bureal~of 1'11blic Roads en 1929 y es practicamente 1:t misma que la recomendacln en 1944 por el Highway Research Board. Corno quiera que esta cIasificaci6n ha sido adoptada por la American A~sociatjonof State Highway Officials (AASHO) por la U. S. Bureau of Public Roads (BPRI y por el Highway Research Board (HRBI, la designaremos corn9 claaificaci6n de la AASHO, BPR y HRR.

.

CLASIFICACION DE LA AASHO, BPR Y HRB Esta clasificaci6n divide 10s suelos en dos clases: nna forrnada por 10s suelos grarlulares y otra constituida por 10s sllelcls de granulometria fina. 14 continuaci6n indicamos cada una de estns clases con sns correspondientes grupos y xubgrupos.

SUELOS GRANULARES Son aquellos yue tienen 35 '1;;,, o menos, del material fino que pasa el tamiz NP 200. Estos suelos forman 10s grupos A-1, A-2 y A-3.

G?.upo A-I: Comprende la3 rnezclas bien graduadas, compuestas de fragmentos de piedra, grava, arena y materia1 ligante poco plhstico. Se incluyen tambikn aquellas mezclns bien graduadas que no tienen material ligante. Szcbg~zlpo A-1 a: Cornprende nquellov mil teviales formados predominantemente por piedra o prava, con o in material Iigante bien graduado.

170

RACL VXLLE RODAS

S u b g ~ u y oA - l b : Comprende aquellos materiales forrnados predominantemente por arena gruesa y con, o sin, material ligante bien graduado.

Grupu A-2: 111cluq.euna gran variedad de material granular que contiene rnenos del 35 ",, de material fino. Srlhgrupos A-2-4 A-2-5: Pertenecen a estos subgrupos aque110s materiales cuyo contenido de material fino es igual o menor del 3.5 (:;, y cuya fracci6n que pasa el tamiz numero 40 tiene las mismas caracteristicas de 10s suelos A-4 y A-5, respectivamente.

Estos grupos incluyen aquellos suelos gravosos y arenosos (arena gruesa), que tengan un contenido de limo, o fndjces de Grnpo. en exceso a 10s indicados para eI grupo A-1. Asimisrno, jncluy en aql~ellas arenas finas con un contenido de limo no plastico en exceso ai indicado para el grupo A-3. Su.bgrupos A-2-6 71 A-2-7: Los materiales de estov subgrupos so11 semejantes a lox anteriores, pero la fraccibn que pasa - -el-tamiz! namero 40 tiene las mismas caracteristicas de 10s sue103 A-6 y A-7, respectivarnente. G ~ , u p oA-3: E n este grupo se hallall incluidas las aretias finas de playa y Iss arenas finas con poca cantidad de limo qut: no tenga , plasticidad. Este grupv jnuluye, ademas, las arenas de rio que contengan poca gr:i\:a y arena yruesa.

SUELOS FINDS. - Contienen m5s del 36 y!; del material fino que pasa el tamiz nirnero 200, Estas sueloa constituyen 10s grupos A-4, A-5, A-6 y A-7. Gt4lrpo A-4: Pertenecen a este grupo 10s suelos Iimosos poco o nada plasticos, que tienen u n 75 5:; o mas del material fino que pasa el tamiz numero 200. Adernis, se incluyen en este grupo las mezclas de limo con grava y arena hasta en un 64 7;).

Grupa A-5: Los suelos comprendidos en este grupo son semejantes a 10s del grupo anterior, pero contienen material mic6ceo o diatom8ceo. Son elisticos y tienen un lirnite Iiquido elevado.

Grzwo A-6: El material tipico de este grupo es la ~ r c i l l aplhstica. For lo menos el '75 q;,de estos suelofi debe pasar el tamiz numero 200, pero se incluyen tambikn lag mezclas arcillo-arenosas cuyo porcentaje de arena y grava sea inferior a1 64 5,. Los materiales de este grupo presentan, generalmente, grandea cambios d e volumen entre 10s estados seco y hiimedo.

C A R R E T E R A S , CALLES Y AEROPISTAS

171

G ) - ~ c p A-7: o Los suelos de este grupo son aemejantes a 10s del grupo A-6, pero so11 elasticos. Sus lirnites liquidos son elevados.

Subgrupo A-7-5 : Incluyen aquellos materiales cuyoa indices de ~lasticidadno son muy altos con respecto a sus limites Iquidos. Subgrupo A-7-15: Incluye aquellos ~ u e l o scuyos indices de plasticidad son muy eievados con respecto a sus limites liquid,os y que, ademas, experimentan cambios de volumen rnuy grandes entre sus estatios "seco" y "hfirnedo". En 10s cuadros XI y XII, se indica e ~ t anueva clnsjficacj6n con 10s respectivos subgrupos. Asimismo, en 10s cuadros XI11 y XIV se dan a conocer las caracteristicas y propiedades d e estos suelos. La variaci6n de 10s lirnites Iiquidos e indices de plasticidad para 10s suelos finos se halla indicada grhficamente en la figura 44. La modificaci6n m b importante introducida e n esta nueva clasjfic:ici6n es la "evaluaci6n7' de 10s sueIos por medio de indices. Estos indices llamados "indices de grupo" dan a conocer la "calidad del suelo". indice de grupo: Aquellos suelos que tienen un comportamjento similar se hallan dentro de un mismo grupo, y estan representados por un determinado indice. La clasificacion de un suelo en un determinado grupo ae basa en su grado de plasticidad y en el porcentaje de material fino que pasa el tamiz nfimero 200. Como puede verse

F r c u ~44. ~ - Variacibn d e 10s valores del linlite liquid0 e indice de plasticidad en 10s sueIos finos.

R A U L VALLE RODAS


173

174

RAdL V A L L E RODAS

en 10s cuadroa anteriores, 10s indices de grupo de 10s suelos granuIares estan generalmente comprendidas entrc 0 y 4, 10s correspond i k t e s a 10s suelos limosos, entre 8 y 12, y Ios correspondierltes n 10s sue106 arcillosos, entre I1 y 20. Cuando se indim u n indice de grupo h ~ l yque colocarlo eutre parhtesjs. A R por ~ e$empIo, A-2-4 ( I ) qrlerriL decir un sue10 A-2-4 cuyo indice de grupo es 1. Lou indices de grupo pueden determinarse ficilmente, ya sea nlediante la f6rmula empirica ( I ) , que indicamos a continuaci6n, o hien mediante 10s grhficos de la figura 45.

fndice de grupo = 0,2 a -1- 0,005ac -k 0,01 b d Donde : a Porcentaje que pasa el tamiz nhmero 200, comprendido entre 35 como minimo y 75 como maximo. Se representara unicamente en niimero entero y variark de 1 a 40.

-

For lo tanfo, todo porcentaje igual o menor a 35 sera igual a cero y todo porcentaje igual o superior a 75, serA igual a 40. Asi, por ejemplo: Si el 79 I::;! pasa el tamiz NQ 200 Si el 27 % pasa el tamiz Nq 200 Si el 5 6 % pasa el tamiz NP 200

35 l,'b

Pasa el

0

.---- - - - ,. ...

bmiz N? 200 '

b

-

3 .-

. .. . .. .. .

a = 40 a == 0 a

=

5.6-35

= 21

40

..

(minimo)

Porcentaje que pasa el tamiz ncmero 200, comprendid:, entre 15 como minimo y 55 como maximo. Se representara s610 en n~rne1.0entero y variara de 1 a 40.

Por 1; tanto, todo porcent,aje igual o menor a 15 serk igual a. cero y todo porcentaje igual o mayor a 55 serh igual a 40. Asi, por ejemplo :

Si el 12 ::(, pasa el tamiz NQ 200 Si el 39 :I, pasa el tamiz No 200 Si el 60 ?l pasa el tamiz NP 200

Pasa eI tamiz N? 200

b

0

- - - - - - - - ......

&

15 tc I (I (minimo)

.

. .. ... . ..

b b b

0 = 39 =

,-

15 = 24

= 40

40

- - .---.... , 65 ',&

(maximo)

..,

CUADRO XI11

-

LABIFICACION DE SUELOS

DEPCRlPCION DEL MATERIAL

1

PERHEABILIDAD

l t e a c l ~ ade picdra o Krv-

I

1

--

.-

1

I

- --

- --

Hv

41J, tien- laa cgtact t r i u t i c n r d~ un guelu

A-E u A-7, respectiva-

mente.

I

PAP*

CIDAD

I

Balm.

BASE

i

TERCOMO REN~ D~ FUNDACION

TEKB*FL&

I

2JES

I

I

I I

i

I Muy baja.

I

i

\

I

I

11

'3) P*l*

I

I

I

1

Suelos A-2, cuye Iracci6n qlle Dasa eI Tamiz

RIDAD

I

-

l e z c l a de arena gruaa, con o sin materid fino jigante bien gradurndo.

I I

1

ra, con o sin rnate~lal fino ligante bien gra. duado.

HRB

I

i

I

,

D E LA A A S H O - R P R , Y

I

aueno a

numb s excrlente.

exce.ente.

i I

i I

Baja a

Sue10 Ad, tuya frat- ' medinna' ci6n rlue paes el Trmis H P 40% ticne I L ~raractcr:aLirur dr un flu40 A-6 u A.7, resvpctiva-

(,

I

I

I

1

:Medians n

____.

de+-ada.

I

I

I

!

I

i

i

i

I

Ilaia a mediann.

i

1

I

I

I I

I

I EIevarh. A vefm

I

I i

I

nmjR a

mdiana-

ucrjudicinl,

iI 1

I

I PesueRos a elevaduu. I'eri~ld~cialez en opoca de heInlas.

II

I

I

I

I

~

~

Wal* s

1

~

rcrrular.

Mnlo a

,

I

I

II I --

I

I i~~~~~~~~~~~ 1 rncdinna, I Baja a

~rnnrrmfable.

iz:"

i

Peeueiia a

I

-

--

Slclos A-7 con Indice* dc plaotiddnd rehtiva-

I

.-

elevbduu.

\

I 1

Ryular a

I

I -

A

-

,

-

i

I

P M I ~ O

I

I

I -- I

Medianus a

lumen.

- -. Ssdos A-i con Indices

dr ylwticidad elmadm er. relaci6a a sum timites Liquidos. Erseri,

, I

I Bairt.

1

,

mcntan mmndes crmbios I de rt>lurnm.

Medians a elevud..

elevada

1 i

/

~ , M a i i o n

Rcpular s

Yalo a

elevalos.

) I

I

I

IYalua replar.

I

lrpntp hnj-n en re~acibn

Pueden aer mur elAaticns y rxwrimentar a r s n d e c a m b i o ~C P vo-

bueno.

I

II

l

a eus L l m l t ~Llauidos.

Reeulatr

-

I

I

bueno.

rmular.

I

I I

Rwuhr

Malo

bueno.

p4elmo.

I

CLASIFICACION

SUELOS

DE

LL4 A A S R C

DE

P R O P I E D A D E S Y C A R A C T E R I S T I C A B F1

I

I

I

DEGCRIPC1ON DEL

GRuPos

I

MATERlAL

I

%Ei1

l u ~ ~ ~ r p oDEaCRIPCION s MATERIALDEL

CAPILA-

I

I ' -1

BIezclaa tien srnduadss c o m p u e s t u de Irugmen10s ds uiwra, gruva, arena y m a k i d llgante poco vlkstico. Se inclu. ye t n m b i h pquallaa mre

A-1

elas bien gradhadas que no tienen material lisa1t1.

0 a o

MRPIRL de piedra u srsva, con o in material fino linante blen graduado.

A-1-a

-

1i

-.

h-I-L

Mew]@ de arms WUMA, con o min material fino ligante hien graduado.

-

A-2

C! C

limit10s

3 5

,

! naj,.

I

I

I

I-. .

. -.

-I

A-6

-

- .-

I ..

2;

U

-.

.-. -.

I ,

Baja.

5,

I

- --

-

I

-.

'-.

I .

I

i

108

m*iana

dell

I

---

-

I. Fmea!anl. 3je a

Regulrr a lev at la.

!

A

vece

I Mediann a clrrbrrlv

m

perjudicial.

I

I

! M8

-

..

-

elc

i

-

A

7

I,

cun indira

de plasticidad relativemente bajos en relacibn a nus Llmites Liguid~a.

grurbo A-5.

Baja a

I

Sudor

e i e v u d ~ 4 conw

I Mu

I I

I

I

Prden aer mus elks-

I

I

Per

-

Terrenua arcillosos, nemejantes a loa A-6, pem con 1,Imites L i ~ u i d a/

A-?

!

Elevada.

Baja a

N V LUP.

-

Mpd

,, ,

perjurlizial.

1

'n d

A.2-6.

I

-

!

CE

A.1-4 a

I

na Y wrava. Presentan heota un 6 4 To de arma y pr*un. Prwontan s o nerslmente. s r a n d e a , camhiou de volurnerr cusndo absorben awua.

U . 6 .

'c

Medtana a

-

-

II

,

Tamlz

I

ULYR

perjudicinl para A.2-5 a

m la% o n~h.

el

elevada

naja

I

'

Ademis. auelos finm st' cillosas qun cuntenpqi h m ~ l uun 64 % de sre-

--

I

1

\, Arcillw plriati$ua, cuales el Th %,

-

I -.

I

1

,

Muy h e : . .

I Mdiane. A vecee sber~udlc~al.

Raja a medimnu'

Suolo A-2. cuyn fracci6n quc pas8 el Tamir NV 40, tiene Ims caracteristicas de un suelo A-6 o A-7, resp~ctiva-1

A-2-0

Material limuso, aemh jsnte a1 A-4, generalm e n u da car*cter mica. ~ r uo a~uromAcru. ' l ' i r

I

0

S! 2 :

--

I

I I

I

--

--

=:

I

U1

I --

.

-.

tlc~nlado poro plieticus, IOB CIlale~ 75 %, v n u n t ~ o uel Tamiz NV 200. hdemia, suelop IIno* lirnosoa que corrtmran hast. un 64 - - de arena Y n a m .

I

I

L5

--

menre. -

1

! Armas finma de playa v I

I

.k

-

wtablecidos por Y A-3.

erenaa ccn puco o naaa de matelial linu (limv y arcilla) . Ademin, me* 1 r l n * d~ m r e n ~finp. mrl p r d u a d n con cantldzdes llmitadnr de arena grueva Y grava.

I

A-2-5

sueloe A-1

-

I

--

Baia'

,

cidn rlue uasa el Tamiz NV 111, tiene la3 carrcterlatirau de un YUPJD A-6 (, A-7, resnectivamenA&.

,

a la

a r r ~ i i a ) en excemo

I

Suelnr A-8, ouva frac- I

'

Mezclas ma1 prouorcionadatl d e xravq urene, limo y arcillrr. Tienen material fino (limo y

I

I

I

CA V

CIDAD ECAsTr.

-

t i c w y %%berimentar graedes camtius de url-

lumtu.

-.

-

Bnja.

negoler s

Mediana a

elevnda.

elevade.

S u h A-7 con indires de >Insticidad d e v a d v ~ en relaci6n a sus Limi-

ten LIquidvs. Exserirt\vrttan

yrandea carnbior

I,

M ell

CARRETERAS, CALLES Y AEROPISTA S

17s

c = Parte del limite liquido comprelidida entre 40 como mi-

nimo y 60 como m8ximo. Esta parte se representarh s61o en ndmero entero y variar5 de 1 a 20. Asi, por ejemplo :

Sf el Ll = 35 7:

tc =

0

Si el L 1 = 4 8 ' , t c T 4 8 -

40

=

8

Si el L 1 - ' i l ' , + c = 4 0 Limite

20

c

C

(maximo)

(minim0 d

=

P a r t e del indice de pIasticidad comprendida entre 10 como minimo y 30 como maximo. Esta parte se represenlarA s610 en n6mero entero y variara de 1 a 20.

fndice

C!

20

d

(mini :no)

(maximo)

Por lo tanto, si un suelo A-7-6 contiene 73 ','.;, de material que pasa a1 tamiz NQ 200 y, ademis, su limite liquido es 65 0,a y su indice de plasticidad 28, tendremos:

a b

-

73-35

= 38

40 (73'5 pasa el Iimite maxima que es 55)

=

pasa el Ijmite maximo que es 60)

20 (65

C-

d-28-10

=

18

Luego el indice de grupo serh:

IG= (.2 x38) f- ( . 0 0 5 X 3 0 Y 2 0 ) 4 =

7.G

+

3

1

T

(.01X40X18) 7.20

-

=

17.8

Como 8610 se indican r~umerosenteros, el indice de grupo IG, seri 18.

176

RAOL V X L L E RODAS

Hacjendo uso de 10s grlficos, el indjce de grupo serh i g u d a la suma de 111s valores obtenidos en las ordenadxa de Ias graficas A j r B (ver figura 45). Luego, tendremos:

Frarci6u del indice de grupo, correspondient e al limite liquido de 65 y;, . . . . . . . . 11.3 (Grhfico A ) Fraccicin del indice de grupo, correspondientt? a1 indice ile plasticidad 28 . . . . . . . . 7.1.. (Grjfico H ) fndice de grupo . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 . 4

Como debe indicarae 6nicametlte ndmeros enteroa, tendremog qile I G

=

18.

Vemos, pues, que se obtiene el mjsrncj valor de 18 para el indice de grupo, ga sea mediante I:Lf6rmul;i ( I ) , o haciendo uso rle 10s Wil' f 'I C 0 8 . A

0

1;

0,

menom

mu3

POHCENTAJE OEL MATERIAL QUE PASA ELTAMIZ N.200

Frcu~a45. - biagramas

para la

detrm.inaci6n del indice de gtupo.

CALCULO DE ESPESORES DE PAVIMENTO TOMANDO

EN CUENTA EL 1NDICE DE GRUPO La carga por rueda rlue ae considera eu de 9.000 Lb. (4.086 kilogramos) .

!

,

,

-i F

Z

5

, cm

'

A-2 I

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4"

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I.':&I

i~nrn libmrlic

bien

Kl . h ~ ~ t l : l L ~ 4 l .

A-I-b

I

1

R + d ~ l l o ~"ootn rle , Exrelp~~tc. ' ~%l,rn".h\.lslladurau E s l n h l c en t i ~ w p u t d n d c m , de 3 rodi. N i l ~ w l i r n . sccu y h i l r n d o . Ilua s de rudillov de couchu.

LICO.

-

I

.

! A.2-4

l b I e a r [ . ~~~I J I prnyrlrcionndn\ dp ,,rnvn. : L I - W I ~ . limo y x r ~ ~ i l l n .T i e n e n niatrrinl lirrv [linlu y a r c i l l n j r n ekrpsu a ILS l i r n i t ~ n ~stnhlr.*idoqpar 10s l i l ~ l v sA - 1 Y A-3.

I

.-

'

.

~ i i r l o r A-2, cvv:, I I!.. reilii> Ollr l l v s o e : 'Inrnl:: N V 411 tictlr lrrr cJrnl.teriaticnn rlc uri F.LL~.;U

1

v

8

I

1

i

A-6

I

I

Suclou lirnosnv s i n ~ 1 a s ticidod o poco ] p l : ~ii.03. ~l r n Ius c n n l r s el 7:. 7.. r, ( mns, nasa el T a r n i ~NI 200. AdemLs, s u ~ l o rl i nun limosos q u e r o n t r n m n h n 4 x u n A4 (12

8

Re~uJat.L

, .-

I

ju11tr nl

A-4.

I

I I A ~ ~ sOw o .

I r ~ t ~ f e b lc.ralldu r, hdmrrlu.

'

.

:

I

~ l , ~ a r i a d , ,Ihndem, ra r l c ? rntlillos y roll ru+lillo~de cauclio.

arenas

or'mn y Blavn.

1

I

I

A-2.6

,

1

8-4

t r r r r l l n p.cvpn( rChlBnrICCe Cllnn- S i dilial*. rln..mIrimsn, r ,lu ,lilmwjn, I iicitlnrl. .in i k e 8rer : St.r,trlr,r s l l c l t r , r" I"UUU'L~"' : ,)O~vu~.i,.ntu r r i ; l I l ( ~ u +,"'"'I" Mc,iirr.(.~rr~ rIr~,nu:e d ' scru. ' #lo t ~ ~ n t c , ~ iLnI ln n u h r

l-.+it:tLlr cn t i t > ~ u p o . . . . . . try[, A v r ? r $ :?ol- I ~ , I ~qlic I A-I. Yut.los A-2, cuyn f r x - rol-icnto. Sc reljlarrribn tluc 1)n;n cl Talnln rIecr cuitltdo hGmedc,, N"0. t i e n c Ins c i l r n c I mcntc.

n r ~ 1 I : ~ l AdemPn, . me.r l ~ qdv a r c n n fin^ ma1 ch-nrll.nrla cun c a n t i d ~ d e s

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...........

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arr 1I:l- cull rloru o rkhda dc ~n*l,,riol f i n o ( l i n o y

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(

y r n r n . run r* s i n motc-

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77

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MCZCIRSl ~ i e naratllin,Iss I de Diedm I, pravn, n r r n a c r u n n r s r e o x fin., roll o ? i n m a t e r i a l librants v:ct~ ~,lii?,ticv v n u ~)l;is-

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m e n t e d e c a t u c t e r rnici. I' ce,, d i n t d n ~ ; ~ r c oTie. ~[nrtizirln~l.

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Tien''* r u a n d ' ~ n"

rrl. "Lr"r

,

t:~ confi~~n!\o.

darnente nerdicndo r.etahilidnti. Suncm1Lodillus "l~nta de tiblc de ruact-iunca Y cnbra", ~ ~ I dealnves ] r n t.gocns ~ r o l c q u c~x c rlrenw 11ara d rlr 1Iuviau. D l i r n n t c ~ ~ l t ~ t r w r f i n epa s mater wndem, de 3 In? hcladaa ul1mt.n- , 1111~11el(! la r u b r a s ~ l > t e lloa y con rodilloa Inn de volumen, ra- , ratrrhn. Junrlr> 108 ~ ) a u i m e n I ~ i l n s t r u i d u s SGI bre c l l ~ ? . 1

i

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hri;,,l;r-e arr,illn ~i A e

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2hn. Ademas, s u ~ l u sii-

I nva nrrilioms gue contengan honta un 6410 de I arenn

1

I

rrltya. Presenton gr~>rrnlmentc,mand e ~cnmbias de v o l u m e n y

I c u a n d o absorber1

apua.

llewulnr 3 B & [ + n o cunndo secn. I s u n l aue p a r a el Mnlo curmrIo IIuuin b.1 LIIIO A-4. io.

-I

-

I --

.-

!

i

E n b o c a de I l u ~ i n n se Iiune reyb:~lnrlr u 4. Ius vavirnenlou I.

-

llan de bn- Sc rrc(rrnidn+l~In ndi Re firme. uuandoL e urniiulnr Y, ~tlernfis, hllmerlcce u se &em. '1' ' ~ ' ~ " u l ~ " ~ u f r eh i n c h x l r ~ i e n t u i y c # ) i ~ t r u c c i o nllerC c~ jndicinles.

I.-.

_.

.

.--

Suclilr A-$ con indices dc 1,laeticidnd relotiva-

A-7

, T e r r e n u s nrcillosou, sernejantea n [on A-8, pero cvn 11rn1tq liq~lirloselr~ a d n acqmo Ion del uril-

'

mente bajus en relaci6n n xua Limilra Lir~utdos. P u d e n scr muy elistl- 1 cus y e x u r r i m e r ~ t a r I l e y ~ l l a r n D u e n o ~ r n n d e acambivs tie YTJ- e u a n d u seco. lumen. ~ ~ 1 " DLrn+ ,Id.

po A-5.

i

Sudos A-7, con i n d i c r ~ dc plasticidnd plevadoa e n r ~ l n c i 6 na sus Limites Liquialos E~vrrim e n t a n yrnndw cambion d c volumen.

I 1,ng

I Y I ~ ~ I I inroi>I ~ I ~

, r n i c n t r q our el A-41.

que r r u p o A-4.

I'

Sc rtrumienda proca p i - unr a I n indicado pa judir in1 q u t i~li:hic?e nunlg, iror material A. u n h Luena C U ~ ~ Y L C1 r ' ~ , r h e r ~ t eu . dcrni1. I

i

t

i

.

Mwclar; d r n w n t l g r u e sn, con o bin malerial Fino 1i:nntr bier, j:radurrtio.

I

I

Mesclag de nirdra o g r a v s , m n o sin m n t + rial f i n o lignnte hien grndundo.

k<,,Iil!~> '';,atz tie A .~ ,r i l ~ ~ l l r a n ! ~ r . ~ "A . p l r ~arlul-n;; r Esl.ul,lr rn 1 i c ~ n p u tindrm. ile 3 rod(wcu y h i ~ r ~ r c ~ l o . llun dc ICIIIIIII?~ ~ l r ? cauchu. f-

i

.;

I

Surlus A-2, c~r>:t I':;lcci6n ~ U C l)ilsn L C I Tnrnix Nu 40 tiene 1%; cnrnct e r i v t i c n v rle un s u e i ~ ) A-4 v A-6, r ~ r j ) c c t i v n - T l u r n o ,I E \ r r l c ~ ~ t r . rnenle. I.:stnbir I.II 1 ienll'u crrn. A \ t7t*e$ ptsl- ' l p ~ ~ n(pic l A.1 Sudor A-2, ruun Imr- ,,>ric,,tii. Fc rrIb::*~bc i t h qut. ~>ns:t cl T ~ n l i r ~ P C CC U ~ L I ~ I I O h i l ~ l ~ t d8 ~ > . N!' 40, tirrle lrin va:.nc>- I

i

1

Ilhcr-,> n .EsreIentc. I':d

??I:;% pslnble hnju

rlcl-tn* cundicionr:; rll, hl~fnedad.

Si I. t c r k ~ > f ~11% n sitln m r j n r a d o tonipr>rtol.:i con>(> A-I. E n n r o rilllt!,flrio, r r n ~ ? l i * ~ puvis@ rnsmlnn ~l~lv.rrluc(lc ctlncreto p ~ i,~l,.n \ tea I ' l r x i l ~ l(11: ~ ~cspesor

Si rl t c r r c n o prcnentn r~trnbios perilldicialrs tlc vulnmcn, cn~~iloridad o elaatiridnrl, n f i i d n s e arena ti p i d r a tri. t,l~rartit c r ~ ~ ~ r n r o ~ c i # "f~n\-?m?nbY. ~nr= C r ~ , i o:te r ?i druna I,! r l r l 111cl.1 otindlm-

.:A

I r2ri;irl;rhc . ~ r r i l l n k i kr d e ~ ms u r n c n t ~ r ~ ~ kindern, I ] Inestnblt. pi,. ~cuando n dwlise- ~ &:I ~ ~ u t~l e Iri ~ n l > t t '~. FTUCUI~YBP d QUC CI ~ ~ l eA rot1il:us y roll T n m r cllnndu no w- 11lstcriil1 ~e r ~ l ~ * n m t r Jrl~iolmmmtc c rorlilli), de rnurho. , "rnnlinndo" ;u f i n Jc q i ~ rnr, s r tlerlicr t:i cunfit,sdo. 1,ztjn 13 nrr161111v lay pnrr:ng :q~>licada~.

~

~

:

I

I dnrnente nerdiendo Si hny drennje niiccundu vuede cstabilidad. Suscepmm>ntruirse rtmvin~cntus de conR(bdi1los "]>ate de tiblc de ~ ~ s a r r i o n cYa afiuna I r r r t n o dc. ssfnIto d e esse3or cal>ra". Axr1mntidor.n dealarm ell Cuocns ( : u ~ ~ ~ ~ IdLr eYl rcr *. I,*: o t l r c n ~ r31. t i n d c m , d e 3 rodI- rlr Ilusias. J l u r n n t e s i l l ~ t r r r f n e a s ? ~rhnt,.tinl .rnnu!ar de- rczulor. Si el d r r n o j e no rs h u c n o drbt.ri clnplcnrse m v i llna Y eon rodillos (le Ins heladas numzn- L~IIJII(I? la ~111brn.Ynn:r. m e n t ~ i n rle c o n r r r t c d e bucn tun dc volumen. raFAUch(1. I espes-YOT. i s n d o lor rjavirrlen!n# ronstruidus sob r e cllou.

I

7 ltss l~n%im*rrtor;

Rrsular n R u e n o r u a n d u scro. I s u n l g t ~ e pars el hlalu cirandu lIuvio. , a > - u p 0 A-4. so. i

Suelos A-7 con Indices de gIasticidad relativamente bajus e n relaci6n a YUS LImitetl Llquidoa. Pueden ser muy eldsticuu y e x p e r i m c n t a r grandt.s ctlmbios de vnlunien. .

.-

Si hny d r e n n j c I ~ ~ ~ C YL LCI ~ suelu ha bide estabiliaatlo, puede rnloeorae un yavimeilto bituminoso. E n c a w contrnrio ea p ~ v l c r i h l c e m u l e a r ~lavimentus de concrcto subrr hamm g r n n u -

,-

~r!c hnI ~S r rccirnlien~la ~ In udiciirn de m a t e r i a l firIIIP. rURlldo ~e ~ ! r u n ~ l l . ~y.r I < I C ~ ~ :uLnA buen , sistema '1~clh~jc,. lllamrllr,l-r t. a r her:,. I ]:ax,

I

,

S i hny drenaje adccundu Y PI ~lrrl<> h ; ~sialrr wtnbilizado p o 4 r rrnglearse l u l a aupcrffcic bItumiooua. En cnao cuntrario. debexi e m p I e n r s r r)nuimentos dc roncretu sobrc Imoe sranular.

I

I

-

Suelou A-7, con indices de plasticidnd elevados cn rclncibn rr riis Limit t s Lirluidon. Experi:nentnn ~ r a n d e a cambiuq d e r o l u m e n . !

Hegular rr B u e n o cuondo seco.

M J o cuando hdmedo.

IgUa1 que para I' wrttpo A-3.

'

T,,,r miv.rn#,q incon* c n i c n t c ~uue cl A-F. P~ricnto, a d ern;., Si rwnmiesrin n r o r r d i m i i n l o s m i l o un, elsstiiidnd per- cog n lu, i,ldicadus para el t ~ n e n oforjudicial unc imy)idc n>nrll) p u r rnuterinl A-G. u n a bumrr comilac- I kci6n.

1 '

mism9 r i t ~ i -,)PI :LIPIO

n l l c en

A 4

cn9q

nntc-

O

177

CARRETERAS, CALLES 1' AEnOPISTAS

Una vez determinado el respectivo indjce de grupo de un suelo, pueden calcularse 10s espesores de subbase, base !: capa d e rorlamiento, por medio de 10s grificos indicados en las figuras 46/47. Tengase ~iemprepresente que estos grhficos han sido preparados para las condiciones siguientes : a) Para terrenos de fundaci6n debidamente cornpactados a humedad optima y denajdad maxima ( n o menos del 95 ;;t de la densidad maxima obter~idapor el rliCtildo Standard AASHO T-99). y b) Para subbases y bases compactadas a no menos del 100 ; ';

de su de~sidadm8xima.

Se supone, asimiamo, que 10s sistemas de drenaje, subterrineo superficial, son buenos, y que el nivel de la napa freatica se encuentra a una profundidad no perjudicial para. la estabilidad del term00 de fundaci6n (mayor de 2 m.). y

TIPOS DE TRANSIT0 Los diferentes tipos de trdnsjto que se consideran en este mCtodo, para la deternlinacidn de espesores, son 10s siguientes : TrlEnsito livia~to:Aquel que tiene nn transit0 comercial menor de 60 camiones y autobuses diarios. Trunsito mcdiano: Aquel cuyo transit0 cornercial est5 comprendido entre 50 y 300 camiones JI autobuses diarios. . TrlEnsito pesado: AqueI que tiene un transit0 cornercial mayor de 300 carniones y autobuses diarios. En todos 10s casos anterjores, se supone que un mhximo del 15 u$ de 10s vehiculos, tiene una carga por rueda de 9.0001b. (4.086 kilogramoa)

.

CLASES DE PAVlMENTOS Segun lo indicado en Ia grhfica de la figura 46/47, lau clases de pavimento para 10s diferentes tipos de trhnsito, seran las siguientes: Puvimentos para, t 7 - b i t 0 Eivia,no: De acuerdo con la cnlidad del terreno de fundacibn, tendremos : a) Si el terreno de fundrtci6n es (IG 1 10) muy malo

30 cm, (12") de subbase 15,, ( 6") Base Capa de -rodarniento. Espesor total del pavimento: 45 ern. (18")

+

b) Si el terreno de fundacj6n es m ~ I o(IG :5 -9)

20 cm. (8") 15 ,, 16")

Espesor total del pavimento:

c) Si el terretlo de fundacibn regular (IG : 2 - 4 )

de subbase Base -f Capa de rodamiento.

35 em. (14")

es

10 em. (4") de subbase 15 ,, (6") Base Capa de rodamiento. 25 cm. (10")

+

Eagesor total del pavimento: d ) Si el terreno de fundacibn es bueno ( I G : 1 - 2)

5

15

,,

,,

(2")

rodamiento.

-.

Espesor total del pavirnento:

20 cm.

e ) Si el terreno de fundaci6n es escelente (IG : 0 - I )

de subbase

(6") Bave -i- Capa de

(8"j-

-

-

(Hace las veces d e subbase)

15 cm.

Espesor total del pavimento:

15 cm.

no necesita subbase ( 6 ) Bave -i- Capa de rodamiento. (6")

f ) Si el terreno de fundacios es excelente hace las veces dc subbase y base. P o r lo tanto, bastars colocar una capa de rodamiento. El espesor combinado de 15 cm. (6") de base -1- capa de rodamiento, puede djstribuirse de la siguiente manera: Un tratamiento superficial sobre una base granular de 15 em., o 5 cm. (2") .de -. mezcla bjtuminosa, sobre 10 ern. ( 4 " ) de base granular.

Pat*inw?ttos para trkrlsito jnediano: Como en el caso anterior, el espesor que tenga un pavimento flexible, variara de acuerdo con la calidad de la subrasante, de la siguiente manera: a) Si el terreno de fundacihn e* r n u y malo . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Espesor total deI pavimento

..

-

Subbase . . . . . 30 cm. (12") Base Capa de rodam. . . . -=-33 ,, (.-9..' 7--. 53 cm. (21")

+

-

179

CARRETERAS, C,ALLES Y AEROPISTAS

b) Si el terreno de fundaci6n es mnlo

. ... ... .. . ... .. . . . .. . .

Subbase . . . . . Base 4- Capa de rudarn. . . .

Espesor total del pavimento . . C)

Si el terreno de fundaci6n es regular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

=

20 cm. ( 8")

=

22

=

Subbase . . . . . Base Capa de rodam. . . .

+

Espcvor total deI pavimento . .

=

=

, ( 9") 42 cm. (17") 10 em. ( 4")

22

,, ( 9")

32 cm. (13")

d ) Si el terreno de fundacibn es bueno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Subbase . . . . . = 5 cm. ( 12") Base f Capa de rodam. . . . = 22 ,, ( 9") Espesor total deI pavimento . . = 27 cm. (11") e) Si el terreno de fundaci6n es

Subbase ..... Base Capa (Hace la3 veces de s u b b ~ sj- . de rodam. . . . = 22 em. ( 9") Espesor Zotal del pavimento . . = 22 cm. ( 9")

excelente

..................

+

Pavimentos para trdrisito pesado: S e g i ~ nla calidad del terreno de fundacihn, 10s espesores podran ser 10s siguientes: a)

Si el terreno de fundaci6n es pCsimo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Espesor total del pavimento

Subbase . . . . . Ease Capa de rodam. . . .

+

..

b) Si el terreno de fundaci6n es malo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .


+

Espesor total del pavjmento . . C)

Si el terreno dc fundaci6n es regular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Espesor total del pavimento

..


+

-

30 cm. (12")

-

30 ,, (12") 60 ern. (24")

-

20 cm. ( 8")

=

=

30 ,, (12") 50 cm. (20")

-

10' cm. ( 4").

-

- SO =-

,, (12,').

40 crn. (16")-

El calculo de espesores puede efectuarse inediante la f6rmn( I ) , o por medio de Ias curvas indieadas en la figura 71. Las curvas segmentadas de esta fjgura corresponden a 10s espesores h, calculados mediante el metodo de Kansas (ver rnktodo de Kansas), La carga por rueda de 9.000 lb., es la considerada como "legal" en Nuevo Mksico, pero se tom6 9.150 lb. (1.154kg.), por corresponIn

-

RADIO a. DEL AREA CIRCULAR DE PRESION MAXIMA 3,80"

FIGURA 70. - Distribi1ci6n de la earga por rueda, a diferentes prof undidades.

der 6sta it1 tipo corriente de cami6n. ESte tipo de carniiln necesita llantas de 14"X 24", siendo el a ~ e ade cantacto de 98 pulg'., (630 cma), aproxitnadamenle. A continuaci6n indicamos algunas cargas por rueda y Areas IIP contact0 correspondientes :

239

CARKETERAS, CALLES Y AEItOPISTAS Cargas por rueda Kg.

Libras --

. .-

-

..

I

Areas rle cuntacto PuI~.~ Cma -- .

-

-

FICURA $1. - C U I . V para ~ S el calculo de espeuo?,esde pavimentos flexiblea. (Mbtodo d e Piuevo 316xic0, EE. UU.).

5 . MkTODO DE NORTH DAKOTA

El ingeuiero Keith Boyd, deI Departamellto de Carreteras rle North h k o t a de 10s EE. UU., present6 en 1942 un mQtodo para el calculo de eBpesores de pavimentos flexible$, basindose en la resis-

240

R A d L VALLE RODAS

tencia a la penetraci6n que presenta un terreno. Esta resistencia es medida directamente en el terreno mediante la hinca de un con0 de

-

dimensiones conocidas. (Ver f iyura 72). Boyd realiz6 u n estudio comparative, en un gran ndmero de carreteras, entre la resistencia n I,z penetracibn del terreno de fundaci6n y 10s espesorea de la base y capa de rodamiento, anotando, a1 mismo tiempo, el esti-ldo e n que se encontraban 10s pavimentos. Corno puede verse por Ia fjgura 73, la mayor parte de 10s pavimentos yue presentaron fallas se encontraban dentro de la zona A . . La zona B, comprendia 10s paviineatos que no reg is traron falla alguna. Por lo tanto, la curva q u e divide ambaa zonas indica que para que no se registren fallas, un terreno de fundacjcin que tiene una cierta resistencia a la penetraci6n. requjere un determinado evpesor de base y capa de rodamiento. La rnedjda de la resistencia a la penetracii~n,rnediante el cvno de North Dakota, se efectda en la siguiente formn: E n primer lugar, se niveIa el terreno de fundncj6n y , luego. encima dc 41 se coloca el cono indicado en la figura 72. F ~ I Ijas p ~ s a s . Unn vez que el cono se asiente por su propio peso ell el terreno. se empieza a aplicar cargas de 10, 20, 40 p 80 libras. en 1;i forma indicada il continuaci6n: a ) Primero, se aplica una carga de 10 libras. y se la deja dur:tatc! 1 minuto. A1 cabo del minuto, se ajusta el con0 y se

nlide la penetraci6n del miamo en el terreno, con una aprosimilci6n de 0,Ol". b) Luego, se aumenta la carga a 20 libras y zil cab0 de un minuto, se sujeta el con0 y se toma la lectura d e la penetracihn.

En iguaI forma se procede con las cargas de 40 lb. y 80 lb. En las cargas de 10. 40, 40 y 80 lihras, se I~allanincluidos 10s pesos propios del cono, vastago v platillo. La resistencia a la penetrnci611,para, cads asentamiento, se mide dividiendo la carga total P aplicada, por el Area A de la seccibn del cono que se halla a nivel con la superf icie del terreno.

El Area A sera igual a ;rh2 tg2 u / ~ . h profundidad a la que se ha introducido el cono. Luego la resistencia a la penetracihn p, sera:

-

341


Como quiera clue para un cono de las dirnensiones dadas, la penetracibn, bajo una cierta carga, debe ser una mitad de la penetraci6n producida por una carga cuatro veces mayor, sera necesario corregir las penetraciones resultantes, a fin de obtener la penetracicin ver-

~ERRENO DE ~i SUBRASANTE

C

@

MSG0 OE ACEAO DONDE SE C;DU)tA L A S PEWS

i

I

!

1.110

I 1

6'

i----!* A.

r i-

ANGULO~~IS*~~'

i F r c , r r ~72. ~ - Cono de North Dakota, para pruebas de penetraci6n.

dadera en cada caso. Esta correccibn que se sumariL o restarfi, segun el signo, a !a que se hubiese obtenido en el terreno, estarg dada por Ia relacibn: C = Pao- 2Pno Siendo P,,,y P,,, las penetraciones carrespondientep libras, respectivamente.

a 80 y

20

242

RAdL VALLE RODAS

La,resistencia a la penetraci6n del terreno, sera el valor medio de las resistencjas parciales P, obtenjdav para cada carga. Luego : R

FIGUW

P 1 I, -

+ P,,,4-P,,, .,I-

P,,,

4

73.- Relacion entre el estado de un pavimento y su resistencia a la pcnetracihn, medida ron el cono de Keith Dakota.

Cuando se representen en un papel log-log, los valores indicltdos en la figura 73, se obtendri una recta que puede ser expresada por la siguiente ecuacibn:

Donde : T = Espesor combinado de la base y capa de rodarniento, en pulgadas. R = Resistencia a la penetration, obtenida con el cono, en lb/pulg2. Esta ecuaci6n estA representada en la figura 74, por la recta A. Las relaciones establecidas por Boyd, se basan en la teoria de Boussinesq. La curva B de~la figura 74, repre~enta10s vaIores de la presi6n mixima p,, que se transmiten a1 terreno de fundacibn para determi-

CARRETERAS, CALLES Y BEROPISTAS

243

nados espesores de pavimento. Estos valores han sido calculados por rnerlio de la conocida ecuaci6n de Boussinesq :

Segdn la recta A, si la resistencia a la penetracibn de un terreno de fundacihn es de 800 lb:pulg2.. el espesor del pavimento requerido

ESPESOR TOTAL DE 8ASL Y GAPA DE RWAMtEHTO

74.- Relaci6n entre In resistencia a la penetracibn, medida con el cono de North Dakota, y el espesor del pavimento.

serb de 5", aproximadamente, y el valor soporte (Curva B ) de 45 I b/pulg2. Por medio de la figura 74, podemos determinar lou eupesores:

RSOL VALLE RDDAS

ruedn.

CALIFORNIA

(%I

FICURA 76. - ReIaci6n entre la resistencia a la penetracibn, obtenida con el cono de Korth Dakota, el CBR y el valor suporte del terreno.

CARRETERAS, CALLES Y AEROFISTSS

945

necesarios de base y capa de rodamientu, conociendo la resistencia R del terreno de fundaci6n. Si se desea calculnr 10s espesores de ]lase para diferentes cargas por rueda, empleese la figura 75. Por la fjgnra 76, se puede apreciar la relaci6n que exjste entre 10s valores obtenidos medjante el carlo de North Dakota, con 10s CBR y coeficientes admisibles ile trabajo de un terreno, para 0,1" (0.254 em.) de deflexi6n.

Ej P rnp lo .-

Calcular el espesor de un pavimento flexible, con l o ~siguientes datos obtenidos en el terreno mediante la hinca del cono de North Dakota : Carga

Prnetraciim

(lb.1

(pulgadas)

I

Penetrscidn corl-egida

1

Resistencia del eono a la penetraeibn

Resistencia media del cono, a !a penetracibn:

Segiin la figura 74, a R = 759. IbipuIg?, corresponde un pavimento cuyo espesor total es de 5 1/, pulgadas (13 cm., aproximadamente) .

6. METODO HOUSEL El profesor William S. Housel, de la Universidad de Michigan, correIacio11:i la resistencia deI terreno, con el n ~ m e r ode golpev que es necesarjn dar a un tub0 methlico de 1.5" de dihmetro para que penetre 6'' 115 cm.). Generalmente, la penetraci6n se mide despuCs de cada golpe.

246

RAuL VALLE RODAS

La hinca del tub0 se have con uan pesa de 20 libras, desde una altura de 34 pulgadas (86 cm.). El tubo metalico que se emplea como pei~etrbmetro,pesa tambjin 20 libras (9 kg.). La relaci6n aprnximada entre el n6mero de golpe.s, llor cada 6" de penetraci6n con el penetrrjmetro de Houuel, y 10s valores obtenidos con el cono de North Dakota, ae halla indicada a continnaci6n: Penetr6metro de Housel NGmero de goIpes potn 6" de penetracibn .

- -- . - ..-

Cono de North Dakota lb/pulg.s -

Forrndatiotis for Fle.i-iblt' Pavcmcntp, by 0.J. PORTER, Highway Research Boa1.d ; Proceedings, vol. 22, 1942. Design o f Runic-rry £'flvc?nsnter, b y T. A. M~DDELBROOKFand G. E. BERTRAM.High\vay Rescnl-ch Board; Proceedinp~, vol. 22, 1942.

Sail T u s f s for

i 3 c v t , l o p ? ~ e n tof 6. B. Tt. Flezihle Pciue?>!t*~?t Desig~t Jfethcrl for Airfirlds, a "Symposium", America!~Society of Civil Engineers, Transactions, rol. 115,

1950.

A?r Analpsis o f tl'harl Load L i ~ n i f nus related t o Design, l>g K E ~ T HBOYD.H i ~ h w a y Research Board; Proceedings, vol. 22, 19-12. FIf,xibIcPaveme rtt Test S r r t i o ~f o r 300.000 Ibs. Aierplancs, Stoclrion, California, by RALPH A. FREEMAN and 0.5. PORTER, Highway Research ]hard, Pmceedings, vol. 25, 1945.

Airf icld P a v ~ m c ? ?Erclluatiun, t by Messrs. H.,J. LICHTEFELDand R. M, H.hI.VES, H i ~ l ~ w aTlesearch y Board, Pruceedings, vol. 24, 1944.

A CalzatEiua 1 ~ v r s t i g a t i o nof . Load Testing Applied t o Paut.mrnt D e s i g i ~ h'ormann . I V . 31c Lmn. Symposium on Load Tests of Bearillg Capacity o f Soils,

CARRETERAS, CALLES Y AEROPISTAS American Society f o r Testing Materials, Special Technical N? 79, 1947.

247 Publication,

Pave?~zcnt Ucsig?~,by I. E. RUSSELL and D. 3. Highway Department, Highway Research Board Proceedin~s,vol. 27, 1947.

FT7?joming Method o f Flexible OLIKGER. Wyoming State

A Method for Estimating R ~ q i i i r t ! dThichzass of Flexible Bass, my E. B . BAIL. New Mexico State Highway Department, Highway Research Board Proceedings, vol. 27, 1947.

Design of Flexiblcs Bases, by R. E. LIVINGSTON. Colorado State Highway Depnrtament, Highway Research Board Proceedings, vol. 827, 1947. Proced?crcs f o r T ~ s t i n gSoils. American Society for Testing and Material, 1950.

Tr??tativp Method o f T e s t for Rearing Rutio of 1,aboratoru Cornpactcd Soils. A.S.T.M. D 1883-61 T, 1961 Book of Standards. Part 4.

QUINTA PARTE

111. METODOS BASADOS EN PRUEBAS DIRECTAS DE CARGA SOBRE EL TERRENO I . Elisnyo dc carga

directa.

2. Valor sopol-tth del t e ~ r e n o . 3. Influencia del t i p o de cargu.

4. I?zfluencia d e la repeticirin d e cargas. 5. Influencia del drea cnrgadcl.. 6. M6todo Goldbeck, 7. Mktcjdo Caw pen-Smith. 8. Me'todo Palmer. 9 . JfPtodo del U c p u ~ t a ? ? l teol ~clc Investigaci41~du Ca~~reteras de 10s E s t a d o ~Unidos ( H i g h ~ c a j ~ Research Bonrd). 10. Mbtodo T~okac. 11. Mdtodo Leod.

1.

ENSAYO DE CARGA DIRECTA SOBRE EL TERRENO

La ejecucibn de pruebas directas de carga en el terreno, requiere un personal cuidadoso y experimentado. El ensayo consiste, en lineas generales, en lo siguiente : a ) Se seleccionan 10s sitios de la aeropista, calle o carretera, sobre los cualen se van a realizar las pruebas. Generalmente, se escogen 10s sitios a d i s t a n c i ~ sde 200 metros, o mhs, uno de

otro. ?I) E n cada sitio escogido, se coloca una g-andola o "trailer" cargad0 y acondicionado debidamente con vigas methlicas por debajo, para que contra ellas nctae el gat0 hidriulico al aplicarse la carga. C)

Debajo de la gandola y sobre el sitio escogido para ejecukar el ensayo, se coloca un disco methlico rigido, que tenga un Area aproximadamente igual a1 hrea de contact0 de llanta que ae emplee en el disefio del pavimento. Antes de colocar el clisco. debe limpiarse el terreno y nivelarse con yeso la superficie.

d ) Para rnedir l a p deflexiones, se colocan encima del disco methlico y diametralmente opuestos, dos extenu6metrou (ver fig. 77) sensible3 a 0.001". Los extens6metros deben auietarse, por medio d e largueros metalicos, a mas de 130 metro del borde del disco metriljco. :if i n de e-vitar que Ias deformaciones del terreno ad)-acente nfecten las que se registrar1 por debajo del disco, pues, como yuede lTer.sepor la figura 73, cuando se carga el disco, el terreno ad)-ncente a 61 sufre deformaciones hasta una djstancia de 50" (1.30 m.) del I>orde del disco.

e) La carga se aplica, encima del disco metirlico, por medio de u n gato hidrhuUco. La aplicacion de la carga se hate en incrementos de 1 a 5 libras por pulpadn cuadrada (0,07 a 0,35 kg/crn2.), seg6n sea el terreno de fundacibn m6a o menos resistente. Cada increment0 de carga se dejn actuar hasta qLle

R A d L VALLE KODAS

la deflexi6n que se registre seil no mayor d e 0,001" por minuto.

f ) Como qniera que las repetjciones de carga ejercen gran influencin en la deformaciin y asentamjellto del terreno (ver

CrTEhlOMrlaO ( ~ ~ L O J I

CAP*

U l V I L A 0 0 R A OL A R E N A

*

YtS0

FIGURA 77. - Colucaeibn del gat0 hidraulico, disco rigido y extens6mrtrou, para la ejecuci6n de la prueba directa dr carga aobre el terreno.

figuras 79 y 84), es conveniente aplicar variaa veces cada increment0 de carga jpor lo menos 4 veces) en la forma inclicada en el parrafo fi (ver figura 79,). g ) La ~wuebase continua hasta quc la deflexi6n total obtenidn

en el terreno, sea igual o mayor de 0,5".

DISCO DE

PRU'EBA EJEGUTAOA ENClMh

FIGLRA 78. - 'urvas representativns de las deforrnaciotles que experimenta el tcrreno adyacente a1 disco cargadad

h) Los asentamientos y dsflexiones debidos a las primeras aplicaciones de carga, asi corno los correspondientes a 1ns cargas repetidas se representan grhf icamen te, en forma alliiloga a 1st indicada en la figura 79. Segiin 1as investigacione~lleva-

CARRETERAS, CALLES E' AEROPLSTAS

253

itas a cabo por el Dr, Hubbard, del Asphalt Institute, es convcniente tomar el asentamiento inicial como cero, pues en 61 se halla jnrluido el asentamiento debido :ila compactaciGn del material. Las deflexiones que se consideren, serari aquellas debidas a las cargas repetidas.

Thngase presente que por asetitamiento se entiende el "descenso" del irea cargada que se registr-a despi~ksde soltada la carga, y por deflesibn o deformacihn, el "descenso" del Area cargarla pro-

Frcu~n'79.

- Asentamientos registrados para diferentes carpas repetidas.

ducidcv en el momento en que actlia la carga. For lo tanto, la elasticidad estar5 medida par la diferencia entre la deflexibn y el auenta-

miento.

Ya sea que se ejecute la prueba aumentando progresivamente Ia carga sin repetirla, como sugieren algunos autores, o bien aplid n d o l a repetidas veces, conforme a las indicaciones dadas anteriormente, ae obtendri, relacionando las presiones y deformaciones, una curva semejante a la indicada en la figura 80.

FIGURA 80.- Relaci6n entre las cargas y la8 deformaciones.

2. VALOR SOPORTE Thgase siempre presente, que el valor soporte de un terreno, no es un valor absolute, sino que 151depende de la deflexi6n que se conddere. Por lo tanto, d e acuerdo a la estructura que se construya deherh establecerse, previamente, In deforrnaci6n rnhxin~aadmisible, para que de acuerdo con Csta se seleccione el valor soporte del terreno. En carreteras, calles o aeropis tas, cuando se ejecutail yruebxs directas de carga. se considera como valor sclporte del terreno aquella carga unitarja correspondiente a una deflexibn comprendida ent r e 0,1" v 0.5". Para pavimentos flexibles, se toma 0.5" como "deflexi6n critica" maxima, pues se ha cornprobado, experimentalmente, que ksta es la rnhxima defornlaci6n que pueden registrar estos pavimentos sin presentar fallas. Sin embargo. teniendo en cuenta el efecto destructive de la repeticibn de cargaa, se recomienda, p o r razones de seguridad, consjderar deflexiones menores de ?": para la deternlinaci6n del vaIor soporte del terreno. De ahi que, generalmente, se t0rn.e como valor soporte del terreno de fundaci6n aquella carga unitaria correspondiente a una "deflexi6n critica" de 0.1" o 0.2".


555

3. INFLUENCIA DEL TIP0 DE CARGA

Con respecto a la influencia del tip0 de carga, se efectu~ronen el Departamento de Carreteras de California una serie de ensayos para determinar ai ]as cargas por rueda estaticas producian deformaciones mayores que las cargas dinamkas de iguaI m:ignitud, y se comprobb, mediante oscil6grafos e l k t r i r o s apropiados, que e5 tas deformaciones eran mayores para Ias cargas esthticas. registra~ldose variaciones desde un 75 % hasta un 400 (:;,, con respect0 a las cargas dinhrnicaa. Los resultados obtenidos en estas experiencias pueden ser apreciados en 10s diagramas de las figuras 81 y 82.

FIGURA81. - Deflexiones obtenidas con diferentes cargas estaticas y dinamicas, segiin ensayos realixados por el Ing. 0.J. Porter en el Departamento de Carreteras de California (EE. UU.).

FICURA 82. - Deflexiones registradas para cargas dinirnicas y est8ticas.

956

R A U L VALLE RODAS

Asimismo se comp1.ob6, experimentalmente, que las deforrnczciones producidas por cargas de igual magnitud, npljcadas directamente por medio de Iliintas, son mayores que aquel1:is nplicadas por medio de discos metcilicos rigidos. El grhfico de la fjpura 83 registra las deformaciones obtenidas en ambos casos.

FIGURA 83. -- E n esta f ig.u~a se puede observar c6mo varia la def orrnacibn drl terreno ciiando m a misma carga es aplicada por 11ipdjo dt. discos rig-idos o ruedas de Hanta.

4. INFLUENCIA DE LA REPETICTON DE CARGAS

Si representamos Ias deformaciones y asentamientos correspondientes a 10. 100, 1.000 y 10.000 aplicaciones repetidas de una misma carga, veremos (figuras 79 y 84) que aquellos aun~entancon el nfimero de repeticiones. Como quiera que la acci6n repetidn de las calngasejerce una gran influencia, la deflexi6n critica debe esrogerse tonlartdo en cuenta el et'ecto de las cargas repetidas; de ahi clue sea necesario establecer previamente el transit0 probable de la carretera o aeropista, cuyo pavimellto se Ira a diseiiar. Si representamos en un papel semilogaritmico, las deflexiones correspondientes a las cargas repetidas, obtendremos una recta como la indicada en la figura 85. M. Kersten, del Highway Research Board, expresa la relaci6n existente entre l a p cargas repetidas y las deflexiones que se producen, por medio de la sjguiente ecuaci6n (ver figura 85) :

CARRETERAS, CALLES Y AEROPTSTAS

-

Deformaci6n total aN1' Donde : N = Nfmnero de aplicacioues de carga. a Deformaci6n correupondiente a N = 1. b = Tangente de la recta.

-

358

K A W L VALLE ROUAS

Como Ia deformaci6n permanente es igual a la deformad6n total menus la elasticidad e , tendremos: Deformacivn permanente = RN"-e (1)

La ccuaci6n ( I ) , nos permite determinar, con bastante aproximaci6n, la deformacibn correspondiente a un gran ncmero d e cargas repetidiis. Generalme~lte,se e f e c t ~ ala prueha aplicando la carga

F~GLTA Shi. - Representacihn log-log de la ddormaci6n total y pc.1mancnte, obtenida para diferentes repeticiones de carga.

unas cuatro u ci nco veces. Una vez anotrtdas las def armaciones comespondientes a 1, 2, 3, 4 y 5 repeticiones de carga, bastar8 prolongar la. recta para obtener la deforrnacion correspondiente a un mayor ni~merode repeticiones. 5.

INFLUENCIA DEL AREA CARGADA

Las deformaciones varian tambikn con el area cargada. Asi, por ejemplo, s'i aplicamos una cierts carga urlitaria sobre u n disco rigido de 30 em. de diametro, se obtendri en el terreno una deformaci6n nienor que la producida por la misma carga unitaria sobre un disco de 50 cm. de dihmetru. E s decir, yue las presjoiles necesztrias


250

para causar el mismo asentamiento en el terreno, varian con el ire;^ carga unitaria, a mayor Area corresponde mayor asentamiento. Esto lo podemos ohservar claramente en las figuras 87 y 8s.

cargada. Para u!in misma

ASEWAMIENTO, EN PULG.

FII:UIIA 87. - Asentamientos obtenidos para una rnisnla carga, aplicada sobre discos de diferente diametro.

E S F E R Z O CORllNTE (Lb. /PULO= 1

DIFERENCIA DE ESfllERZOS VERTIGALES ( Lb.1 PULG? 1

I

- Djstribuci6n rlt. esfuerzos a diferentes profundidades, para una carga aplicada sobre discos de diametro diferente.

F I G U R A 88.

260

RAl3L VALLE RODAS

En lineas generales, podemos admitir que la relacjrjn exist ente entre 10s asentamientos producidos por las areas cargadas A y a, ea igual a : dA/a. Teniendo en cuenta la infIuencia del Area cargada, se recomienda ejecutar las pruebas directas de carga en el terreno utjljzando discos rnethlicos rigidos q u e tengan Areas aproximadamente igua1e.r a las Areas de contacto de llanta, que se skleccione para el diseiio de carreteras o aeropiatas. FORMA DEL AREA DE CONTACT0

En la f i g u r a 89, se hallan representadas algunas Areas de contacto de llanta para diferentes cargas por rueda. Como puede observarse, a medida que varia la carga por rueda, varia tambikn la forma de impresihn de la llanta. Por la f i g u r a 90, podr6 observarse que la3 Areas de contacto no siempre son circulares (estas irnpresjones fue-

F I G ~ R69. A - Representacitjn de las Areas y presiones de contacto de lIanta para diferentes cargas por rueda.

CARRETEBAS, CALLES Y AEROPISTAS

281

ron nbtenidas por el ingeniero Paxuon, del Departamento de Carreteras de Oreg6n). La relacibn exivtente entre 1as areas de contact0 circulares, elipticas y cuasi rectangurares, se halla indicada en la figura 91. g PU d

PRESION DE INFLADO

1.9A

gs 6

40 WPUW:'

TOL~./PULQ.~

WW.IPULE!

FIGURA 90. - 1mpresionea de contacto de llanta para diferentes eargas por rueda, n b t e n i d a ~ por el inpeniero Pax-son, del Departamento de Carreteras de Oreg6n (EE. UU.).

En 13 prhctica, se ha generalizado tomar corno Area de c o n t ~ c t o de Ilanta, la relaci6n existents entre la carga par rrreda W y Ia presidn! de inflado p. 0 sea: Carga por rueda Area de contact0 ---Preslvn de inilado de la llanta

-

La reIaci6n anterior supone que In carga se reparte unjforme-

-962

R A d L VALLE RODAS

rnente sobre el Area de rontacto, siendo la presibn de contacto igual a la preui6n de inflado. Sj bien un hue11 nlitnero de autores, como veremos mls adelante, basa sus m6todos en la hip6tesis anterior, creemos conveniente advertir que ncl existe una relnciJn definida entre la presiljn de inflado y la presi6n de contiicto de una !I:inta. Asi tenemos, por ejemplo. que para 1111 misrno espesur de pavimento e igual carga, segun experiencias realizadas por el profesor AT. G. Splanger en el Estado d e Iowa, tanto la distrihuci6n de la carga en el terreno de fundacibn, como la presirin m i x i m a registrati;~ no experiment~iron viiriaci6n

- RelrtciGn entre l a r avcas de contacto circular y eliptica.

F I L L ~ R AH I .

algunn cuando la preui6n de inflado aument6 de 30 lb(pula2.,a 70 lb ,pulg2. Asimismo, con una presi6n de inflado de 30 lh 'pulg2. y uaa carga de 3.000 Ib., se obtuvu una presi6n de 6 6 lb,/pulg'., dehajo de u n pavimet~toflexible de 3" de espesor, o sea que la presibn maxima obtenida fue 2,2 veces mayor yue la presi6n de inf.!wdo. E n 10s trabajos experimentales de Iowa se observ6 que las presiones 1-egistradas watl totalmente independielltes de las pre3iones de inflado de las llailtas p por lo general mucho mayores. Asjmismo, seg6n las experiencias realhadas por el ingeniero 0.J. Porter, en el aer6clromo de Stockton, California, se podri ver que no existe a n n relacion definida entre las presiones de inflado 3. de corltacto pafa diferentes cargas por rueda. Los resultados obtenidos por el ingeniero 0. J . Porter, fucron 10s siguientes:

263

ChRRETERAS, CALLES Y AEROPISTAS

Carga por rueda

,

i

Presirin de inflado de la Ilnnta

Presi6n d e contacto de la llanta

30.000 lb. 100.000 ,, 150.000 ,,

Algunas veces se prefiere indicar la raz6n perimetro-irea, pues, como puede verse por la figura 92, existe una relaci6n lineal entre e s t i ~razGn y la carga unitaria.

~p/tn' 16.1 IDA

I~/PI~'

E40

tPO PO0 j lB0 a 110

123

140

a8

14.0

11.e

5 teo to0

m4 7.0

j a0

5.6

a0 40

42

2

*.a

00

1.4

o

ao

aLLAClOn PCRIMETRO- I R E A :

5

FI(:URA 97.- Relaci6n prrirnetro-5rea para discus de diferente dilinletro.

Lo espuesto en 10s capitulos mteriores puede resumirve en la s i ~ u j e n t eforma : 1. Las cargas por rueda estAticas, causan deformaciones mayore5 que las cargas m6viles. 2. Para cargas de igual magnitud, con Areas de contacto y presiones de inf lado iguales, aquellas aplicadas direetamente por tt~edia de Ilantas, causan deformaciones mayores que las aplicadits mediante discos methlicov rigidos. 3. Las deformaciones y asentamientos aumentan con el ndmero de repeticiones de carga. Las cargas repetidas aceleran e1 proceso de destrucci6n de un pavimento.

264

RAuL V A L L E RODAS 4. Para una misma carpa unitaria, las deformaciones varian con

el Area cargada; de ahi que sea reconlendable realizar las pruebas de carpa en el terreno, empleando discos metaiicos rigidos, cuyas Breas seal1 iguales a las areas maximas d e contac,to de llanta de ]as cargas por rueda consideradas en el diueiio del pavimento. 6. M&TODO GOLDBECK

Este metodo, propuesto par el ingeniero A. T. Goldbeck, consid ~ r ayue el valor soporte del terreno corresyonde a l a carga unitaria que produce una deformation de 0.5", o menor de O.5", siempre que en ese punto la relaci6n sentre el increment0 d e presibn y el increment o de deformacirjn sea igual a 100. El disco metalico que se emplee, debe tener un Area de 100 pulgadas cuadradas (645 cm2.),o sea un diimetro de 11.5 pillgadas aprox imadamente. Si bien la ejecuci6n de la prueba se hace empleando un disco (Area circular), a1 harer 10s cAlculos se supone qne Ias Areas de contacto de llanta son elipticas, pues se ha cornprobado pricticamente e n el terreno, que 1~ forma del Area de contact0 de una llantst, se acerca m5s a u n a elipse que a un circulo (ver figura 8 9 ) . FORMULAS

I,as ecuaciones yue damos a continuacibn, han sido derivndas suponiendo que Ia presi6n de una carga por rueda s e transmite a1 terreno de fundacjhn segirn un ingulo de 459, repartikndose uniformemento sobre un 5rea eliptica determinada. Consideremos la carga transmitida por rnedio de 1Iantas sencjllas y dobles.

CXRGA TRANSRIITIDA POR MEDIO DE LLANTAS SENCILLAS Suponiendo que el Area A , sobre la cual actca la presi6n uniformemente distribuida, es una elipfie con semiejes I, t y L' t, tendremos: A = x ( L + t ) (L'+t). La carya por rueda W s e r i : W = x ( L t) (L' t) p., siendo Iii P la presiGn uniforrne que actua sobre el terreno de f undaci6n.

+

+ +

+

CARRETERAS, CALLES Y AEnOPISTAS

Luego : W = A p = n (L+t) ( E - t t ) p iv-. = L L ' + L t + L ' t + t 2 = F + ( L + L ' ) t +LL' ,

'CP

W,'ap

-

LL' = t3-t (L

+ L')

t

AREA SLAUESTA,SOBRC LA UIAL SE OISTRIBUYE HIFOR' L A WESIN EN LA SUBRASlNTE

L4 LLAWTA 'I

DISTUtBUCION REAL DE L A PRESWm

F I G U I93. ~ A- Distribuci6n de la plasibn. considerando una carga ppor rueda transmitida por medio de IIantas sencillas.

Sumando a ambos miembros (L

L')

:

y hsciendo operaciones.

tendremos :

-

Si llamamos M, a In presi6n rnkxin~aque act6a sobre el terreno de fundacibn y hacemos K Mlp, tendremos (ver fjgura 93)

El coeficiente K se obtiene experimentaImente. Para determinar valorea de K , la National Crushed Stone Ass., bajo la direccihn de Goldbeck, ejecut6 pruebas con cargas por rueda de 4.000, 8.000 y 12.000 li bras, utilizando llnn tas sencillas y dobles, habiendose obtenido un promedio aproximado de K = 2, valor 6ste que podemos utilizar en la f6rmula (11). 10s

'706

R A G L VALLE ROD,4S

Tkngase sjempre presente que la presi6n M, ejercida sobre el terreno de fundaciGn, no dehe ser mayor a la capacidad soporte del terreno. Para el cAlculo podemos suponer que M es igual a la resistencia maxjnla del suelo.

CaIcular el evpevor del f~avimentode una carretera disefiada para una carga por rueda de X.C)OO Ib., (3.640 kgs.). La resistencia maxima del terreno de fundaci6n es de 20 lb:pul$.. (1,4 kg 'cm2). Dimensiones de la llanta: 10" X20". Presidn de inflado: 70 1b;pulg2 (J,9 kg;cm2) ; K = 2.

La carga por rueda puede tomtlrse cumo el prorlucto del area de contacto y la presi6n de inflado: 8.000

= T

(LL'} x, 70

Luego : - - . L --L-- -I,'

rrhi

=

Ici

-

2

6,15 = 9,85" (25 cm.)

Luego, el espesor total del pavimento serh de 10" aproximadamente. Si utilizamos uti material de base cuyo valor soporte sea, por ejemplo, de 60 1b,'pulg2 (4,2 kg,em2), tendriamos:

EI espesor de la cnpa d,e b a ~ eseria, por lo tanto, de:

Podemos observar que el segundo y tercer t4rmino debajo del signo radical, practicamente se iltiulnu. Pi~rlo tanto, el suprirnirlos

CARRETERAS, CALLES Y AEROFISTAS

267

no afectara mayormente Ios resultados. Asirnismo, podemos ver yue L L' -es practicamente igual n 3L' '2. Luego, podemos simplificar

+ 2

la ecuaci6n (11) en la siguiente forma:

Siendo L' el semieje menor del area eliptica de rontacto de la Ilanta, y R, el valor soporte del terreno, o resistencia mixima del terreno d e fundaci6n. CARGA TRANSMITIDA POR MEDIO DE 1,LANTAS DOB1,F.S Cuando la citrga sea transmitida por medio de llantas clobles, como sucerIe en la mayor parte de 10s aviones y camiones pesados, consideramvs como carga por rueda, aquella carga mrixjma que actue sobre uudn , r ~ de u ~Ilantas. Erl 10s aviunes, como cargY por rued a se tomarA siempre Iir mitad de la carga total. En el caso de l a n t a s dobles, el Area sobre la cual se distribuye taniformeme~tela presirjn (ver figlira 94), sera igual a :

Siendo S , el wpacio de centro a centro de la? llantas dobles. Haciendo u n razonarciento andlogo a1 anterior, tendremos In xipuiente:

Af~adiendoa a m b o s miembros raciones :

-)

y haeiendo ope-

RAuL VALLE KODAS

\+EAS

DE GO~TAGTOOE

PREBIOU LU L A SUBRAUUIHTE

E'IGURA

94. - Distribuci6n de la p r e s i h , cunsiderando la carga por rucda transmitida por nledio de llantas dobles.

7.

METODO CAMPEN-SMITH

Es un mktodo esencialmente experimental. Los espesores de pav i n ~ e n t opara una determinada carga se deducen por comparaci6n con resultados obtenidos mediante ensayos directos de carga en el terreno. El procedimiento a seguirse, es el siguiente: a ) Se seleccionan tres o m8s sitios sobre el terreno de fundaci6n cuya capacidad soporte se desea determinar.

b) En cada sitio se ejecuta una prueba directa de carga, empleando cada vez discos de Area diferente. C)

Una vez ejecutadas las pruebas de carga sobre el terreno de fundacibn, se construyen capas de prueba de subbase 3base con las materiales a usarse, y sobre estas capas se efectdan ensayos directos de carga, utilizando, como en el caso anterior, por lo menos tres discos de dihmetro diferente.

d) Se dibuja la curva "esfuerzo-deformacih", correspondiente a cada prueha, y se toma como v a l o ~soporte R,, la cavgn mitaria correapondien.tr: a ujza deflcxidn d e 0,25".

e ) Los valores R, deI terreno de fundaci6n y de la subbase v base de prueba, se indican en un sistema de coorde~iadasjuntarnente con la razon perimetro4rea de cadn disco empleado

370

RAfrL VALLE RODAS

Yero como en rluestro ejemplo s61o se necesita aumentar la capn~:idadsoporte :t 85 Ib 'pulg2, el espesor de la capa de base encima de ( C ) . sera proportional a este aumento. Por lo tanto, si para 30 l b ' p ~ l g 'de aumento (de 72 a 92 lb/pulg2), se necesita colocar ~ l l c i n ~dea ( C ) una capa de base dc 8", para 13 Ib,'pulgz (de 72 a 85 lb p ~ l p " 3s necesjtarhn unicamente 5 4 ' ' de espesor. Finstlmente, si colocamos una capn de rodamiento de 3" de concretv nsfiltico, el pavimento de la aeropistx estaria coustituido cn la siguente forma : Subbase . . . . . . . . . . . 16" (40,5 cm.) da material seleccjonado ,, granular Base . . . . . . . . . . . . . . 5,4" (13,7 em.) ,, Capa de rodamiento . 3" ( 7,6 cm.) :, concreto asfaltico Kspesor total del pavimento . . . .

24,4" (61,8cm., aprox.)

Este mhtodo, aunque da una idea clara acerca del comportamient o del terreno de fundaci6n y de Ias capas de subbase y base a emplearse. dcmanda mucho tiempo para su ejecucirin, pues hay que efectuitr en cada caso por lo menos tres pruebas, empleando discos n~etilicovde diferenk Area. Bequiere, ademhs, la construcci6n de capas de prueba de subbase y haue. El efecto de las cargaa repetidas no se contempla en este m e tcdo. Sin embargo, 10s autores consitler:in que In selecci6n del vaIor soporte correspondiente n unn deflexi6n de i),P5", da un suficiente margen de seguridad. 8. METODQ PALMER

El ingeniero L. A. Palmer. bajo 10s auspicios de la O f i c i n ~de Dirsenas del Departamento de Marina de 10s Estados Unidos (U. F. Navy Department Bureau of Yards and Docks), realiz6 un gran nrimero de experiencias en aeropistas pertenecientes a1 Cuerpo de Marina de 10s EE. UU. E n este metodo, las caygas unitarias que se considerun para el disefin dr: pavimentos c u r ~ e s p o n d e ra~ deflexior~es d e 0,20". La presidrn de contacto entre la llanta y el pavimento, se considera que es 10 ';,, mayor clue la presihn de inflado. Asi, si la presi6n de inflado de la Ilanta es de 90 lb/pulg2, la presi6n de contacto para el diuefio wria de 99 lb/pulga. Este mPtodo es experimental y se basa, como el anterior, en la construcciciri de secciones cle prueba. La prjrnera seccjrjn de prueba se construye con un espesor igual

CARRETEKAS, CALLES Y AEROPISTAS

371

a1 radio del rirea de contacto. Este espesor no incluye a la capit de

rodamiento. Una vez c o ~ s t r u i d aevta secci6n de pruebd, se ejecuta un ensayo djrectv de carga por uledio de un disco metilico rigido, hasta alcanzar la carga del djseGo. Si la deflexi6n producida por la carga de diseiio es de 0,2", el espesor escogido serh el definitive. $i nu es igual a 0,2". habri que construir otra secci6n de prueba hasta obtener la deflexihl cle 0,2" para la carga de diseiio. Para construir la segu~ida~ecciilnde pruebit, se reemplazan 10s datos correspondientes a la seccibn prin~eca en la siguiente formula:

S . . . . . . Ileflexi6n del pavimento. p . . . . . . Presi6n de contacto. r . . . . . . Radio del area de contacto (supuesta circular)

Flc;u~n96.- Kelaci6u eutre rI factor de asentamiento y la r a s h z/r.

286:

RAbL VALLE RODAS

raci6n ec la masa del suelo, producieildo desplazamientos laterales del material del terreno de f ~ n d ~ c i h n .

El caracter permanente y sobre todo progresivo de este tipo de deformaci611, hace que Ia acci6n repetida de las cargas sea altamente perjudicial, c o n ~ t i t l l y ~ n dlao causa principal de lus fallas en los pavimentos. Por lo tanto, las def ormacianes plasticas que pudieran presentarse en el terreno de fundacibn. deben ser anuladas n reducidas a su rniilimum. Para elIo es necesario que las diferentes capas de un pavirnento, sean resistentes y tengan, adem& un eapesor conveniente que les permita absorber* la mayor parte de 10s esfuereos trasrnitidou por las cargas de 10s vehiculou. 2. PRUEBAS DE CORTE

La rexistencia a la deformaci6n plastics del terreno de fundacjhn, cauaada por desplazamientos laterales del material, eatarj dada por su resistencia al corte r. E ~ t n ,resistencia depende de s u frjccion interna y de su cohesib~ly es iyual a:

n,, = esfuerzo

normal efectivo, que actfia sobre el plano de rup-

tuca.

+

=5ngulo de fricci6n interna del material del terreno de f u n -

daei6n. r:

-

rnhesi6n del materia1 dcl terrenn de fundaci6n.

Por lo general, la determinaciljn de la resistencia a1 corte, del auelo que forma el terreno de fundacihn, ae realiza tomando muestras "inalteradas" y sometiendo estas muestrzls a ensayos de corte directo, triaxial, o de compresi6n no confinada (vkse m4todo Glassop-Golder para eI ensayo de compresi6n no confinada). La deterrninaci6n de la resistencia a1 corte de un suelo. nlediante la ejecucidn de ensayos de "corte directo" o "triaxial", es elaborada s compleja. La descripcihn detallad~de estas ensayos, asi como sus limitaciones y la interpretation de 10s resultados que se obtengan, euta fuera del prop6sito de este libro. Por lo tanto, s6Lo darernos, a continuacibn, una idea aproximada de estos ensayos, sugiriendo a1 lector consultar 10s tcxtos sabre MecAl~icade SueIos, a1 respecto.

CARRETERAS, CALLES Y AEliOPISTAS

AIVEL DEL A6UA

PISTON

?

trXA

'

CANAL DE OREMAJE

', MILLO SUPERIOR (MOVILI lEDRA9 POR08h9

*a,,*

>

.

F . . ..

FIGuRA 104.

.. . . .

IJA .

- Ensayo

de corte directu.

a ) PRUEBAS DIRECTAS DE C O R T E

En lineas generale~, una prueba "directs" de corte (ver fig. 104), consiste en determjnar la revistencia ul corte de i!n ?ueIo, mediante la aplicaci6n de esf uerzos horizon tales.

F ~ C U R A 105. - Relacibn

entre loe esfucrzos normales y la resistencia a1 sorte.

Si en un sistema de coordenadas indicamos el esfuerzo de corte correspondiente a cada esfuerzo normal, obtendremos una relaci6n lineal, como puede verse en la figura 105. El angulo correspondiente a la tangente que forma la recta ah con la horizontal, se llama ingulo 4 de "fricci6n interna" del suelo.

988

R A 5 L VALLE R O n A S

La cohesibn c del sueIo, estara dada por la resistencia a1 code correapondiente a un esfuerzo normal igual a cero.

En las fotografias 73 y 74, se halIan representndos diferentes tipos de mhquinas para ejecutar ensayos de corte directo.

FOTOCRAF~AS 73 y 54. - Mziquinas para la ejecucibn de pruebas de cortc directo.

CARRETERAS, CALLES 'r' AEROPISTAS

389

b ) PRUEBAS TRIAXIALES.

La prueba triaxial consiste, en lineas generales, en lo siguiente : Llna muestra cilindrica 31. del material (se prefiere que sea inalterada), se cubre con una membrana de goma y se la colocn en la dmara de compresi6n C, en la forma indicada en la fjgura 106. La presi6n lateral es aplicada uniformemente en la dmara C , medjante aire comprimido, agua o glicerina. La carga normal es aplicada, a tl*avks de un pistGn, POP rnedio de un gato de tornillo o mediante una prensa hidriulica. A1 empezar el ensayo, se igualan 10s esfuerzos 01, no y 0,. Como la presi6n dentro de la camara es igual en todo sentido y direcci6n tendremos : a, :a? = o:,. Una vez alcanzado este estado de equilibrio, se aumenta la presi6n normal sin modificar la presi6n lateral n, existente, hasta que se produzca la falla de la muestra cilindrica. Cuando el material es cohesivo, deben hacerse por lo menoa tres pruehas, sonietiendo cada muestra a una presion lateral distinta. Sj ei material no es cohesivo ( c - O ) , puede ejecutarse una sola prueba. E n este caso, el Bngulo de friccibn interno 4, se determinarh analitjcamer?te, mediante Ia siguiente relaci6n :

-0.701

n,,= n,, fi1

S

. ... . .. .

Q

. .. .

A

-

QS n, X

.. . .

Esfuerzo principal mayor en k g rm2. .... ,, menor en kg/cnlr. ?,

Seccion de la mi~estra.

Deformacicin en cm./crn., de la muestra (medida por medio de extens6metro). Carga tntal en kg.

Por lo general, 10,s esfuerzos normales y laterales de corte, se representan por rnedio del diagrama de DIohr, como puede verse en la figura 107. Una vez anotados 10s esfuerzos ?, twzadov 10s circulos de Rlohr, se determinarj el Angulo de fricci61i interna y !a cohesi6n c. En 10s ensayos triaxiales, especialmente si loa suelos son cohesivos. rlebe medirse la "presi6n del agua en 10s poros", de la mass del suelo sometido a1 ensapo.

R A U L VALLE RODAS

GDNLXDN M N EL RASCO ASPLRADOR PIPLTA Y MAHOI#T&

GOMEXIOH GON EL DEPOSIT0 DE A t R d GLIsRlflA A PRE5101

FIGURA 106. - Camara de compresibn de un aparato triaxial. @

ANGVLO DE FRlCGlOY I N f ERMA. t B g P 6 '

0.5

1.0

1.5 PD 2.3 30 CSCUCRZOI NORhIILEB,U,

IS

*OUQ/C~'

F~CUR 107. A - DekrminaciGn del anguIo de fricci6n interna, y cclhesi611, por media de 10s circulos de Mohr.


1

Este mGtodo, presentado originalmente en 1943 por EIerb~rt E. Jlrl'orley, utiliza la prueba triaxial para el disefio de pavimentos flexibles. La prueba triaxial se recomienda ejecutarla con muestras cilinclricns saturadas. d e 2,8 pulgadas de diametro por 8 pulgadas de alto, o con muestras de 5" X 14" cuando el material es grueso, eu decir cuando tiene particulas mayores de 3/8". En este mCtodo, la prueba trjaxjal es empleada para determinar 10s m6dulos de deformacibn del material, baaandose en la curva "esfuerzo-deformaci6n". A1 hacer la prueba, se recomiendn que la carga lateral sea aplicada por medio de glicerina a presjon. La aplicaci6n de la carga vertical, debe hacerse a una velocidad de 0,005 pulgadas por minuto para las muestras pequefias y de 0,01 pulg.lminuto para las rnuest r a s grandes. La prueba se continua hasta que se haya obtenido una deformztcibn de 0,2". :

MODULO DE DEFORMACION

I

<;+, '

,, \

.

El rn6dulo de deformacidrn E, del terreno de fundaci6n es ob-, ten jdo de la respectiva curva "esfuerzodeformacibn". Las deformaciones son medidas mediante extens6rnetros dispuestos convenientemente. Corno el m6dulo de deformacibn varia para diferentes caryas laterales, se sugiere ejecutar la prueba triaxial aplicando una presi6n lateral eollvtante de 1,4 kg/cm2 (20 1b!pulg2). Sin embargo. si xe desea se puede ejecutar la prueba triaxial bajo diferentes presiones laterales (se recomienda 10 lblpulg2 y 30 lb/pulg2). En este caso, se tomar& eI vaIor promedin d e 10s m6dulos obtenidos.

INTENSIDAD DEL TRANSIT0

La carga legal mgxima, en e l Estado de Kansas, asi como en la mayoria de 10s Extados de la Unihn, es de 18.000 libras por eje, o sea de 9.000 lb. por rueda. Generalrnente esta carga por rueda estL repartida sobre llantas dobles. Considerando la repetici6n de cfirgas como una funci6n de la intensidad del trinsito, se han sugerido 10s siguientes coeficientes:

292

RAuL VALLE RODAS

Coeficiente de transit0 "m"

Intensidad de trhnsito (Numero de vehiculos por dia) ..

1.500 900 300 50

--. - ---.-- .

.

--

6 mhs a 1.500 a 900 a 300

........

-. -

1 5/6

i

2/3 1/2

AREA DE CONTACT0

EI Area d e contacto de llanta, se supone circular e iguaI a : A

Carga por rueda Presi6n de inflado

=

PRECIPITACION ANUAL

Uno Lie 10s faetores q u e se toma en consideraci611, es la mayor o menor saturaeibn del terreno de fundacihn debida a la precipitaci6n anual del Iugar. Con e s k fin, se han preparado 10s coeficientes de saturacihn que se indican a continuaci611, para diferentes precipitaciones anuales : Precipitacibn media anual Pulgadas I Milimetros

. . .-............

35 -45 30 -34,9 25 29,9

20 -24,9 15 - 18,9

--. .-

.

.

.

.

- ..-. . . . --.

I

Cocficiente de saturaciirn "n" -.

890 -- 1.140 770880

640510380-

760 630 500

CALCULO DEL ESPESOR Dl3 UN PAVIMENTO Una vez determinados 10s vaIores de E,, asi como 10s coeficicntes m y n, el chlculo del espesor de un pavimento podra hacerse por medio de la f6rmula (I). La expresihn que relaciona la carga por rueda, el irea de contacto de llanta, lox m6dulos de deformaci6n del terreno de fundacihn, sub-

CARRETERAS, CALLES P AEHOPISTBS

293

base y capa de rodamiento 5. 10s coeficientes m y n, con el espesor del pavimento, es la siguiente :

T - Espesor total del p&~imento. P = Carga por rueda. m n S

---

Coeficienf;~dc! t,rinsito. Coeficiente de saturacih. Deflexibn maxima ~wrmixi tjle (jgeneralrner-tc se tomn 0 -1"). E, M6duIo de deformaci6n del terreno de fundaci6n o subbase, E,, = M6dulo de deformacibn de la c a p d ~ rodamiento. ! u : Radio del area de contacto, supuesta circular.

-

El valor de E podria determicarse directanlente de la curva "es-. f uerzo-clef urmacih", ejecutando pruebas triaxiales con mu estras de Zas mezclas hitiiminosas a emploarsc; pero. gener'aImente, se toma para 1; el valor de 1.050 kg,ern2 (15.000 lb/pulga) Para 10s cirltulos de espesores de base se recomienda B I ~ ~ ~ I P Rla. T siguiente formula:

.

Siendo :

tl,

--

Espesor de la base. 1,, Espesor de l a capa d e rodamiento. E,, = h16dulo de deformaci6n de la capa de rodamiento El, - MGdulo de deformaci6n de Ia base.

Se constrrlge u ~ a carretera , en un lugar donde In precipjtacibn. annal es de 650 mm., para u n Ir.h:wito de 1.000 vehicuIos diarios y una carga por rueda de 4.000 kg. Los rntjdulos de deformacibn son 10s siguienteu :

.

a ) Del material del terreno de fundacibn . . . . . 120 kg, em2:. h) Del material de la base . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400 ,: C) Del materia1 de la capa de rodamiento . . . . . 1050 ,,

.

La deforrnaci6n permisible se supone de 0,1",y el Area cargada de 710 cmZ.

Los coeficientes de trknsito y aaturaci6n ser5n:

-

m - 5/6 n 0.8 3Pmn = 3 X 4000 X 5 . 6 X 0.08 = 8.000 2nE,S = 2 X 3.14 X 120 X 0.254 = 190 a 15 em.

-

E:,/E,, = 120 1050 = 0.114. Luego : =

[((",",F>i] 1

- . --

-22s

l;j0.114]

=

19.2 cm. (7.5")

Si colocamos la mezcIa bituminosa directamente encima de la mbrasante, necesitariamos una capa de rodamiento de 19 centimetros d e espesor. Pero, como generalmente, 10s espesores de las capas de rodamiento, para este tip0 de carretera, varian de 2 a 3 pulgadas, veamos quC1 espesor de base granular necesitariamos si colocamos, por ejemplo, u n a capa de rodamiento t,, de 2,5" (6,4cm.) de espesor:

El espesor t,, de In base seria:

Luego :

+ 6,4

El evpesor total combinado seria: 17,3

23,7 cm.

: : -

Eu el gritfico de la figura 108 se indican varias curvas para determinar el espesor T del pavirnento, considerando una deflexi6n mixima, S = 0.1" 4. para una zona lluviosa (n = 1,O).

Para, diferentes valores de n y S, pueden trazarse curvas semejantes a. las i~dicadasen esta fiyura.

CABRETERAS, CALLES Y AEnOPISTAS 7-ESPESOR I M

LO

OEL PAVIMENTO ( E p * 15.000 LB./PL[;!) EN PULOAOA 5. 19

I0

0

7

.

B

4

9

6 6

€8

-MODULO DE DEFORMACION DE LA SUBRASANTE EN MILES OE L ~ / P L o ~

4.

MCTODO SPANGLER

El profesor Prl. G . Spangler, hasa su mhtodo en las hip6tesis siauientes : a) El terreno de fund:ici6n actiia como el ~ n i c omedio de s b

porte del pavimento. Para facilitar 10s c$lculos, no se toma en cuenta la resistencia que podria presentar la. capa superficial de mezcla asf 5ltica.

b) El terreno de fundaci6n despuks de que ha sido sometido a1 paso de un cierto nfimero de vehiculos, se vuelve semields-

tic0 3; sus deformaciones pueden, prhcticamente. calculnrse de acuerdo con 10s principiou de In teoria el8sticn.

EI material del terreno de fundacicin es hornoy4neo. d ) La presi6n vertical en la superficie del terreno de fundacihn, se reparte sobre un area circular. C)

Estas suposiriones que son analogas a las presentadas por otros antores, si bien no concuerdan exactamei~tecon la realidad, permiten establecer ciertav relaciones -aceptables en la prhctica- entre

R A C L VALLE S O D A S

ENSAYO a ) Se colocst el disco de bronce fosforado, directamente encimn de la superficie de la muestra compactada y se coloca un papel filtro sobre el disco; b) Se itlvierte el molde de tal modo clue el papel filtrt~~ U P ~ debajo, y se coloca el molde aobre PI "plato" del aparato indicador, asenthndolo firmemente entre las dos guias verticales que tiene eI "pluto". c) Se coloca e n la prensa, PI “plate" con el moldc, y sc a b r e el interruptor de corriente del aparato indicador de exudaci6n. Si el molde esta en posicicin correrta y se halla linlpio, se e ~ c e n d e r hla luz central del indjcador. (1) Se colocn cl pist6n encirnn de la ruuestra y se empuja la muestra hsta que toque el "plato". e) hlrdjante la prenaa, se aplica la cargn a unit veloridad de 2.000 libras por rninuto, hasta que se enciendan 5 6 ,6 luces del a2arnto i r ~ d i ~ a d v rEsta . carga se la reduce a lb, p ~ l g . ~y . se 121 repiutra como la "presi6n de exutIaci6n". Si se llega a observar que sale aguil alrededor de la base del molde antea de encenderse 5 luces, se regiatrarb coma> "presiGn de cxudaci6n7' la currehpor~diente a 3 luces. o f ) Si Is "presion de exudaci6n" e s menor de 100 Ib,'l-~ulg.~, mayor de 800 lb/pulg.?, deberh desecharse la muestra, salvo el caso de materiales muy expansivos yue generalmente acusan "uresinnes de exudarjbn" menores de 100 lb!~ulg.' g) Una vez terminada la prueba anterior, se deja el nlolde con la muestra ilurante 30 minutw o m i s , m t e s rle someterla a la yrtleba de hinchamiento.

Cuando el sue10 eu arcjllaso y rnuy plhstico, nl aplica~la presirjn sobre la muestra, sale el mriterial por deba~odel molde. En tal caso, puede q u e se llegue a registrar una presibn de exltdacibn de 800 lb/pulg?, sin cunseyujr que se eilcielldall las 5 luces. Si esto sucede, se considerarg el material de mala calidad y se lo clasificara como un suelo que tiem uu valor R menor de 5.

La "presi6n de expanuibn" que desarrolla un suelo a1 absorber agua, se mide en el aparato i n d i c d o

pn

la fotmprafia 77. Al hacer

P

CARRETERAS, CALLES

AEROPISTAS

321

este ensayo, el material prhctieamente no experiments variaciones

apreciable.cl en sn densidad.

EI equuipo qae

sc emplea para ejecutar

este ensayo, es el indi-

cado en la fotografia I?.

-

FOT~GRA 77, F ~ AAparato para medir la presi6n cxpnnsiva.

ENSAYO

La barra de ncero, canka la cual se ejercen Ias presiones, debe @starrlebidamente calibrada, p el extens6metro que se utilicc cleberii indicar clehrmaciones haata 0.0001". El ensayo sc ejecuta en la siguiente forma: a) Se toma la rnueatr~leupa "prcsi6n de exuclaci6n" ha sido merlirln y se determina su densiclad;

35.2

RAOt VALLE RODAS

1)) Se coloca el extensbmetro en la posici6n indicada en la fotografia 77, de tal modo que su vhstngo toque la barra calibrada; c) El plato que tiene un vistago acoplado en au parte central, se coloca sobre Ia muestra compactada ; d) Sobre la base circular ajustable del aparato, se coloca U I I papel filtro y luego se monta sobre dicha base el molde que contiene la muestra; e) Se hace girar la base del aparato, haata que la deflexi6n indicada por el extens6metro sea de 0.0001". f ) Se vierten dentro del molde unoa 200 c. c. de agua y se deja que el aaua sature la muestra durante un periodo comprendido entre 16 y 20 horas; g ) Al final del periodo de aaturaci611, se lee la deflexitrn de la barra calibrada, con aproximaci61-1de 0.0001". h) Si durante el periodo de saturaci6n ha drenado un poco el agua a travks de la muestra, se la recoge y se la vuelve a echar dentro del molde. i) La "presi6n expansiva" se calcular8 mediante la siguiente f6rmula : Presi6n expansiva del suelo: P -= kd, en l b / ' p ~ l g .donde: ~, k Constante d s la barra, calibrada (Ib/puIg.l por cada 0.0001"). d = Deflexiones en 0,0001", indicadas en el extensbmetw.

-

5. DETERMINACIdN DEL VALOR RESISTENTE R

El valor R da a conocer la resistencia de un suelo a las deformaciones plhstjcas. Este valor R noa permite "valorar" el suelo como material de subrasante, subbase o base. El valor R se determina por medio del estabilbmetro indicado en la fotogrrafia 78. Este estabilbmetro es pricticamente un aparato trjaxial.

a) Estabil6metro. -El estabil6metro Hveem que ae emplea para este ensayo, tiene una camisa cilindrica o diafragma de goma en au parte interna. Er~treeste diafragma y la pared del cilindro met& lico se coIoca aceite especial del tipo Shell Tellus NQ 15. b) Prensa hidrfiulica. - Para la aplicacibn de la carga se emplea una preroa hidritulica.

CARRETERAS, CALLES Y AEllOPISTAS

323

C) Cilindro met8lico. -8ste es un cilindro hueco de 4" de di8metro exterior y 6" cle altura, que se lo emplea para calibrar. d ) Pist6n.- Un pist6n de 4" de: diknetro exterior y 3$4" de aItura.

El ensago se ejecuta en la siguiente forma: a) La muestra se introduce en el estabilbmetro; se rnonta eI pist6n y se coloca eI estabil6metro en la prensa, en la forma indicada en Ia figura 117.

b) Se asienta el pisthn, pero sin aplicar carga alguna sobre la muestra, y se accisna la bomba del estabilbmetro hasta obtener una presibn horizontal de 5 Ib/pulgm2 c) Se apIican cargas verticaIes a. una velocidad de 0.05 p u l g ~ d a por rninuto, y se registran las cargas laterales correspondientes a 80 y 160 lb/pulg." de presi6n vertical. Estas cargas laterales se IeerAn en el man6metre acopfado a1 estabilbnetro.

324

RAOL VALLE ROUAS

Como las muestras tienen 4" de diAmetro, Ias presiot~esverticales de 80 y 160 lb/pulg?, corresponderhn a cargas totales de 1.000 y 2.000 libras, respectivamente. A fin de no dafiar el estabil6metro. debera tenerse cuidado de no aplicar cargas verticales magrores de 2.900 libras. d) Una r e z que se haya alcanzado la carga verticsl de 2.000 Ib., se la suelta hasta rehajarla a 1.000 lb., y Iuegv se acciona la bomba del estabilhmetro, de tal modo que Ia presi6n lateral baje a 5 lb/pulg.' e) Manteniendo la carga vertical en 1.000 Ib., se coloca en cero el extensbmetro que marca las vueltas de la manilla d e bombeu y luego se acciona In bomba, por medio de su manilla, hash que el man6metro indique 100 I b / p ~ l g .El ~ nirmero de vueltas de t:I manilla de bombco se podrh leer en el extensometro. Cada vuelta de manilla corresponde a 0.1" en el extenshmetro. El n ~ m e r ode vueltas se registra coma "desplazamiento" de la muestrn. f ) El valor resistente R se calcularA de la siguiente manera:

PRENSA HIORAULICA

PISON ClLlNORlCO

CAMARA O E AlRE

DIAFRAGMA FLEXIBLE

PRENSA HlDRAULtCA

FICURA 11 7.

- Estahilblnetro

Hveem.

Donde :

P, = 160 lb/pulg.= (11.2 k g . / ~ r n . ~qtre ) , es la presi6n miixirna. PI, Presibn l~orizontalcorrespor~dientea la presi6n vertical de 160 Zb/pulg.' (leida en el estabilbmetro) .

-

CARRETERAS, CALLES I' AEKOPISTAS

U

=

335

Desplazamiento de la muestra.

Como dijimos anteriormente, debe procurarse que las muestras compactadas tengan alturas comprendidas entre 6.1 cm. y 6.6 cm. (2.4" 3: 2.6"). Caso contrario, habra que corregjr el vrtlor R dado por la t'6rrnula anterior, ntilizando las curvas indicadas en la figura 117 A.

VALORES OE R "SIN C O R R E G I R "

FICURA 117 ( A ) .

-cuya V a l o r e ~"wr~tegidos" de R para m!icstras altnra sea de 27 2.4" ((4.1 urn.).

compactadas

Por il~vestigacionespracticadas en varias carreteras, se lleg6 a establecer que un suelo con 1111 valor R de 90. o mhs, ex capaz de soportar el trhnsito de vehiculos, sin acusar falls alguna. En la figura 118 se puede observar la relaci6n existente entre los espesores de lou pavimentos y 10s respectivos valorex R. La linw recta separa la zona donde se registraron fallas en el pavimnto, de la que 'no present6 falla alguna.

Para que se t e n ~ auna idea aproximada de la relaci6n existente entre 10s valores R y 10s indices de grupo, indicamos en la figura 119, el grafico preparado por eI ingeniero D. J. Steele del Bureau af Public Roads de 10s Esthdoa Unidos.

326

R A b L VALLE RODAS

FIGURA 118. - Relaei6n entre 10s valores resistentes del terreno y el espesor de un pavimento flexible.

FIGURA 119. - Relaci6n entre 10s indices de grupo y 10s valores R de resistencia.

6. CALCULO DE UN PAVIMENTO FLEXIBLE El diseiio de un pavimento flexible se basa en 10s siguientes factores : 1. E n la resistencia R del terreno sobre el cual se construirh el pavimento. 2. En el efecto "destructor acumulativo", Da, debido a1 trhnsito de vehiculos, y 3. En la resistencia a la tensihn, S, del pavimento. Por lo tanto, si llamamos T al espesor total del pavimento tendremos: -

K es una constante que depende de las unidades y del factor de seguridad que se emplee y, generalmente, se toma igual a 0.02. Como el factor Da, es una funci6n del n ~ m e r ode repeticionea de carga N, de la presi6n de contacto "p" de la llanta, y del Area "a" de contacto de llanta, se ha determinado la siguiente relaci6n:

CARRETERAS, CALLITS Y AEROPJSTAS

327

POTOGRAF~A 79.- Cohesibmetra Rvecm.

La resistencia a la tensi6n del pavimento, estA clada por su cohesihn "c", mediatlte la siguiente relaci6n:

Este valor de c, puede medirse pol: medio del cohesidmetro indicado en la htografia 79 g figura 120. Si sustituimos en la f6rmula (I), 10s valores K, Da, y S, anteriorrnente indicados, tenclremos :

COHESIOMETRO HVEEM

BRIO kIE

.

POSIElON DE LA MWESTRA DESPUES DE LA R V P T U R A

F m r : n ~ 120.- Cohesi6met1-o Hveem.

323

R A O L VXLIAE R O U A S

Curno quiera que el efecti, "destructor" Da, se 10 it~dicagener a l m ~ n pi1 t ~ funcibn de las cargns CE: equivalentes ti 5.000 Iibras por rueda, indicamos a continuaci6n el procedimierito a seguir para determinar las cargaa C:E.

CARCAS CE, E.QU1VALEKTES A 5.000 LIERAS POR RUEDA Estas carxau equjvalentes 3 5.000 Iibras por rueda se determinan en forma xnAl.loga a la indicada en eI 1116iod0 de W y o ~ n i ~ i g pero ,

admitiendo que el transit0 se duplica a1 cabo de 10 aiios. Veaman, por ejemplo. cl totuI de las cargas por rueda equjvalena 5.000 libras, durante un period0 de 10 afios, para una carretera que tecga eI siguienta trinsito: tes

Tririnltu tfiario

,

comercjal

7y

,I

(Ano 1963) , . . . . . . . 6.486 vehiculus ( h i i o 1963) . . . . . . . . 2.652 camiones ( Aiio 1973 1 . . . . . . . . 5.301 camionea. Se sunone que el transit0 se dupIica a1 cabo de 10 afios.

Numero de ejes por vehiculo

-

2.

La reducciiln a rargas equivalentes a 5.000 lbs. por rueda, se efectlia en forma semejante a la que iiidicamos a continuacjdn : Cargas pirr I-ueda, en libras .-

7 -

1

---

Porcrntaj~s (-1) -- -

<

--

I

Factor (2)

--

,

' Cargas eq~ii~alentea a 5.000 lb, por rueda

- --.-

--( C E )

Tots1 cle c:xrg~.sequivalentes a 5.000 lbs. por rueda

..

ICE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . , . , , . 66.209.832 Total de cargas equivalentes a 5.000 lhs. por rueda, en una S O ~ R direccibn ( C E ) . . . . . . . . . . . . . . . . 33.104.916


319

La cantidad de 33.104.916 es el nirnei-o probable cle repeticiones de una carga por rueda equivalente a 5.600 Ib., que soportarin un pavimcilto durante 10 aiios. Para cvte ndmero de repeticiones de carga debera diseiiarse el pavimento. LOPfactores indicarlos en la culumna (21, cepresentan el efecto relativo de rlestrt1clri61-1 de 10s diferentcs grupos de cnrga. En funcjbn de los valares CE, obtenidos en la forma y a indicnda, el Departamento de. Carreteras de California considera djfe~entestipus de carret.erau a los qutl se las asigna, ademAs, sua respectivos indices de ti5nsito. Los indices de transjto correspondientes a 10s diferentes t i p s de carreteras son 103 siguientes: a ) Carret era de tipo altamente jrdustrialiaado (cargas equivalentes, L'E, de 10.00'3.000 6 ~ 6 s ) .El indice de transito seria igual o mayor de 9. b) Carreteras d e tipo medianamente industrializado (cargas equir~alcntcs.CE, de 2.500.0C10 n 10.000.~~00). El indice rle tr6nsi;o e..;taria comprendido entre 8 1- 9. c) Carreteras de tipo ligeramente industrializada (cargas equivalentes. CE, menos d~ 2.500 OOO), el indice de tvit11.situ scrid menor de 8.

En general, el indice de trhnsito, IT, puede calcuhrse cle la s i f f u i et~e mnnern : IT .- 1.35 (CF,)'."

+

+

Si el espesor del pavjmento (su1~bas.e hzwe capa de rodamiento) se cnIcula cn funci6n clel indice d e tr6nsito IT, 1:t f6nnula para calcular T, seria:

Como yuiera que el calculo de u n pavilnento flexible por medio de la f6rmul.a 111 es laborioso. se utiliza generalmente el nornopama indicadw en la f f j ~ u r n121. El procettimiento que se sigue ea el que indicamos a continuaci6n : Se ulie con una regla el valor LC, en la escala A, con el indice cle transito en la escala E. La interueccibn. leida en la escala C, darii el espesor de la capa de grava que se necesita para soportar la c:ilmga.

330

RAdL VALLE RODXS

Luego, se une por medio de una recta el punto obtenido en la escala C, con el valor obtenido en el cohesibmetro (escala D ) . La interseccibn de la recta en la escala E indicarh el espesor del pavimento (subbase bxse 4,capa de rodamiento).

+

FICURA 121. -Nomograms para el calculo d e espesores de pavitnentos flexibles.

Contribzr t i o ~ ~f ou S o i l Jfechutlics., 925. 1940. Boston Society of Civil Engineem. Z'roceed(wge of the P~rrd?teConf c r c n c c olr Soil M c c h a l ~ i cand ~ its App1icatio)is. Purdue University, 1940. Syrnposi?l}r~(111 Shear Trsting Soils: /l nr r r i c r r ~ t S o c i c t ~ for Trst iqtg Materials. To]. 39, 1939.

T h ~ n r a f i a aS l o i t Mwhnnics, by KARL TERZAGHY. John Wiley & Sons. Inc., 1949. I l ' h r e l load strcss disfribrrfioj~ f h r u ~ i g kFlcxihle T u p s Pavemn,enl~,by ill. C. SPANGLER. Highway Research Board Proceedings. Vol. 21, 1941.

The Strztcturcral Dcsi.qu uf F l e ~ i b l sPavcnzenls. by M. G. SFANGLER. Highway R ~ s e ~ r cBoard h Proceedings. Vol. 22, 1042.

C A K K E T E K A S . CALLES Y AEROPISTAS

331

Triaxial T e s t i n g fife tho& usabla b FlexibIs Pnv~inw?.tDesign, by HERBERT E. WORT-F.Y. F ( i f ~ ' r , w aResearch ~ Board Proceedir~~a. VoI. 23. 1943.

Knnaus Triaxiul Method of Flexible Pa~relnentDesign. State Highway Corr;mission of Kansas. Proceedings cf the Second International Conference on Soil Mechanics and Foundatinn E ngineeriny. Rottcrdnnl. Vol. 'i, 1948. Ar;phaIt Pal-FV-rrttFaitnrlntiirn Dr,sign, by thc Triaxial Y c t h o d , by \r. R. SMITH. The Asphalt Forum. Vol. 11, N" 2. 1944. T h c Shcur- S d r ~ i t g J ~ I:Il~thuCI : n j t h e detern~i~lrttionof Prruernenl T h i c k n ~ s s .by R. G~ossorand H. Q. GOWER. Proceedings of the Second International Conference on Soil Mechanics a n d Founcation Engineering. Rotterdam.

VIA. IT. i9t8.

Application, of Triarial cowpression tests r o a ? t l t s t o t k a ealcztlation of Flerdble Pal:$ntcnt Tkickrwss. by E, S. BARBEK. Highway Research Board Proceedin~s. VoI. 26, 1946,

A Xeul A p p r o n c k f o r Favr)ne37t r l ~ s i g ? ?by , F . N . N t - e r n $ .Engineering News Re. cord. July 8 , 1948. Thr. factor ~ ~ n d e r l p i ntha g ~ n t i o n o desiga f of Paq~r?tipnf*,by F. N. H V ~ nnd M R. M. CARMANY. Highway Research Board Proceedings. Vol. 23, 1946. Ursign of Fleaitle Pa?.en!cnts U 4 i ~ the g Triarial C o ~ x p r ~ a s l oTnc s t. State Highway

Comission. Highway Research Board, 1947.

Soih M a w ~ a lfilr D g ~ i g >o'Jf ~ A ~ j l i i n l tP a v f w t s t ~ Strlrct?tres. t The AsphnIt Institute,

1961. Moterinfr: I M ~ ~ I I uTcsti99g J. n n d Control Proccdzarce. Vul. I . MateriaI~and Hesearch Department. S t a t e of California. Xlepnrtmen'. of Public ~ ~ ' ' L I T Dcvieion ~s. of

Highways, 1960. Stan.dar0 S p ~ c i i i c a l i o n sf o r H i y h w n y J l n t c r i a ! ~& Testing. AASHO. 1961.

Mvf Lorla o f S
n nd

S B P T I M A P A R T E

I . Mitodo Masscrcharaeists. 2. Mbtodo J,~,elievrc. 3. Mttodo Dozcrzs.

4. Mktodo Gray 5. MAtodo H a ~ g e ~ ' - B o n n e y .

Los me'todus que presentamos erz este capitulu, si bien SOH empleados en el chlculo d e pavirner~tosf lexibles, no indican pleocedimiento ulguno a seguir para determinar el valor soporte del teweno d e f u1~daci6n;de ahi que hayu~noseonside~adoconveniente agyzcphrIos separadamente.

1. MkTODO MASSACHUSETTS

Se cnnaiclera que bste ha sido

c1

primer mgtoclo yropuesto para

el cdculo de pavimentos flexibles. Fue presentado en 1901 por la Cornisi6n de Carreterm del Rstado de Massachusetts, de 10s EE. UU. de America. Se snpone -hipcitesis aiin adrnitida- que la presi6n ejercida sobre un pavimento, se distribuyc! "a trav8s del macadam y cualquier base d e piedra o grava ordinaria" siguiendu u n ingulo de 450, sobre u n Area igual a1 cuadrado de dos vecea el espesor del pavj~nento. SegCn reza el inforrnc prc,sentaclu por clicha Corni*iiln, "la presi6n maxima p sobre la ~ubrasante,equivale a la carga por rueda W, rlividida por el ~uadradode 2t, o sea: p = W / ( 2 t ) a (t = espesvr dcl ptivimento). Estu nigr~iIica que dicha presi6n se transmite a1 terreno de fundacitn ~ e g u nun hngulo de 45%,sjguiendu I i ~ alineas

- DistriSuci6n de una carga por rueda a :ravQs del pavimento.

F I ~ ~ 122. BA

(Metodo Massnchusrtts).

338

R A t l L VALLE R O D 4 5

de una piramide de have cuadrada cuyos lados son iguales a 2t (Ycr figura 122). Sj llamamos R, a1 coeficiente admisible de trabajo del terreno de fundacion, la fuerza que equilibre a W seria: R, (2t X 2 t ) , o sea :

Luego :

Sin indicar el metodo a seguir para determinar el vitlor soporte R, .del terreno de fundacihn, se dan algunos valores para R, 10s cuaIes varian desde 0.28 kg/cm2 ( 4 lb/pulg.=) para suelos firlos imperm e a b l e ~ ,hasta 1,4 kg/cm.? (20 lb/pulg.') para arenas y gravas.

2. METODO LELIEVRE

En el tercer Congrevo Internacional de Carreteriis, celebrado en Londrcs en 1913, CharIev Lelievre present6 un interesante trabajo para el disefio de carreteras de macadam.

FIGURA123.

- Uistribucibn des ~una carga por rueda a t ~ a v h sdel pavimentu, g u nLelievre.

Leljevre considera que "cuando en la capa superfjcia1 de uua carretera actiia una carga vertical sobre un area circular de di8metro d, Ias lineas extremas de presi6n en el interior toman la forma de una campana o de un cono truncado, que tiene por base superior un circulo de dihmetro d, y por base inferior otro de diametro D, siendo la d i f e r e n h (D - d ) menor a 2,5 veees el espesor t de la capa superfirjal".

CARRETERAS, CALLES T AEROPISTAS

Luego, teudremos lo siguiente ( V e r f i g u r a 1231 :

W

Para D - d R, = 4W/a ( 2 . 5 t j d ) '

-. ?c DZR,/4

1

-

2.5 t

(1)

LeIjevre recomienda la fiirmula (I) ~ n i c a m e n t epara capas de rodamjento. Para capas de f undaci6n (bases), recomienda tomar D-d 1,s t.

-

Luego :

Las f6rmulas para eI cAlculo de espesores, derivadas de (I) y(II), serian : Para capas de rodamiento de macada!n:

Para capas de fundaci6n (bases Telford) :

t ............ Espevor de la capa. W . . . . . . . . . . . Cargn por rueda. R, . . . . . . . . . . . Coeficiente admisible de trabajo del terreno d e f undacibn.

cl

............

Dihmetro del circulo de contact0 de I n Ilanta.

Cuando se empleen estas formulas para pavimentos compuestos de base :capn de rodamiento, debe primero calcularse el valor de D. s e g h la formula. (I) de acuerdo a la relaci6n: U -d = 2,5 t y, luego, sustituir este valor de D por d en la f6rmula (111, como se indica en eI ejemplo siguiente:

Calcular Ia gresj6n transmitida a1 terreno de fundacihn nlediante una carga p o r rueda de 5.000 kg. (11.000 Ib.) a travks de un pavjmento compuesto por una capa de rodamiento de 8 em., y por una base de 20 cm. La presion de inflado es de 70 l b / p u l ~ .(5,O ~ kg/cmqa,, aprox.) .

~ r e ade contact0 . . . . . . . . . . . . . .

A = 5.000/5

=

1.000 ema.

3 10

RSdL VALLE RODAS

Para la capa de rodamiento :

D

--

2.5 t

+ tl

=

2.5

x 8 + 35.7

-

55.7 cm.

Para In base: L)'

-

1.5 t

+ d ( d corresponderia a I) de la capa superficiaI).

Luego : D'

- 1.5 x PO + 55.7

=

85.7 cm.

La presi6n trasmitida a1 terreno cle fundaci611 seria : tonlparando esta presi6n de 0,86 kg,'cm7., con el valor soporte del terrenu de fundacihn, podriomos ver si 10s espesores de base v capa de rodamiento, indicados en el ejemplo, son recomendables.

El autor de este mktodo, ,it'.S. Do\vns d e la Universidad de West Vjrginja, de 10s EG. UU., supone que la carga por ruedn W, actua como una carga concentrada, la miuma que se distribuye segbn un Angulo de 45<' y se t r ~ s m i t ea travks del pavimento de espesor t, s e g i ~ nun cono de diametro igual a 2 t (Ver figura 124).

La reacci6n que se upone a In carga. concentrada W, sera:

FIG.184. - Distribuci6n de una carga por rueda a travks del pavimento, seg6n Downs.

CARRETERAS, C ALLES Y AERUPISTAS

Lueyo:

W

=

R, t7

W/n R,

-

0.564 d.l.tf/R,

;E

0 sea: t

==

t

Donde :

t . . . . . . . . . . . . . Espewr del pavirnento. W . . . . . . . . . . . . . Carga por rueda. K, . . . . . . . . . . . . Valor soporte dtll terreno. 4.

MCTODO GRAY

Conocido tamhi& como Rletodo del Instituto de Asfalto de 10s EE. UU.,fue propuesto en 1934 por Bernard E. Gray, ingeniero de

FIGLXA 125. - Distribuci6n d e una royga por rueda a travCs del pavimento, segrin Gray.

dicho Instituto americttno. SP basa este mGtudo, en el mismo orincipio del Downs, pero se considera Ia. carga pnr rueda RT, no como una carga concentrada, sino como una carga repartida uniformemente sobre el Area de contact0 de la llanta, que se la supone circu-

34.7

R A U L VALLE R O D A S

' en lar. Esta hip6tesis se ajusta m8s a la realidad, pues, como r'lrnos capitulos anteriores, las cargas de 10s vehiculos motorizados no se trasmiten como cargas concentradaa, sino que ellav se reparten sobre las &reas de contacto d e las llantas. Si llamamos r a1 radio del circuIo de contacto, tendremos, coma puede observarse en la figura 125, que la altura del cono seria: t r. ?- e1 Area igual a : ;E ( t -k r)'. Luego, tendrialnos :

+

o sea:

t

=

d W/nR,

t

-

-

r

=

0.564

t.'

?V/RI

-

i.

Espesor del pavimento.

E n este metodo, a1 igual que 10s ~ n t e r i o r e sde este grupo, tampoco se especifica el procedimiento a segujr para determinar el valor soporte R, del terreno de fundacibn. 5.

MBTODO HARGER-BONNEY

Wilson G. Harger J- Edmund A. Bonney, autores de este mktodo, consideran 4 rlases de carreteras, recornendando para cada una d e ellas la carga de diseiio respectiva. En estav cargas de diseiio, se hdla incluido el efecto debido a1 impact0 de 10s vehiculos sobre el ]:avimentcl. La grimera clase, o Clase T, corresponde a toda carretera con un trinsito mixto de 2.000 vehiculos diarios. Para el diseiio de este tipo de carretera, se recornienda una carpa por rueda de 12.000 lb. (5.450 kg.), sobre Ilanta de 12 pulgadas de ancho. La clape I1 corresponde a un transit0 (predominantemente de autom6vjles), de 800 a 2.000 vehiculos diarios, y se recomienda la misma carga por rueda de 12.000 Ib. sobre llanta de 12" de ancho. Q. Para la clase 111, que corresponde a un transit0 comprendido entre 200 y 800 vehiculos diarios, se recomienda u n a carga por rueda de 9.000 lb. (4.060 kg.), sobre llanta de 10" de ancho. Y por la elam IV,con un tritnsito menor de 200 vehiculos diarjos, la carga por rueda recomendada es de 7.000 Ib. (3.170 kilogramos), sobre llanta de 10'' de ancho.

343

CARRETERAS, CALLES 'r' AEROPIYTAS

En este metodo se supone q u e la carga se travmite :i travCs del pavimento, seylin un hngulo de 45" y se considera, ademis, que la presiun en el terreno de fundaci6n se distribuye uniformemente sobre

a

=ANcHO

uwa-

PARTE SUPERIOR E L MACADAM

t 1

t

+

ARE11 SUWESTA SOBRE LA QUE SE DISTRIBUTE LA PRLSIOH EN LA SUBRAMWTE

FTGURA 126. - T)istribuci6n de unn carEa por rueda a traves del pavimento, segun Harger-Bonne y.

un Area formada por un rectangulo igual a 2ta. y por dos semicircuIDS iguales a :.! .- tl; siendo t el espesor del pavimento gr a el ancho de 1a llnnta (Ver figura 126). Siguiendo un razonnmiento a n d o g o a 10s anteriores, tendremos clue la reaccidrl total que se opone a la carga W, sera:

Luego :

W

=

R, (2tw

+ 3t2)

(Se toma a

-

3)

344

R A U L VALLE RODAS

o sea:

Sumando a ambos miembrox (a/3I2:

De donde:

En la fbrmula anterior, W es la carga por ruedn esthtica m$s el impacto. Por lo general, en pavimentos corrjentes y para velocidades normalea, el efecto debido a1 impatto no es mayor del 25 ':; de la carga estatica. Harger g Bonney no especifican el procedimiento a seguir para determinar el valor soporte R, del terreno d e fundacibn, pero sugieren 10s sjguientes coeficjentes admisibIes de trabajo: Ubicnci6n de la carretern . - .

Muterial drl 1 e r r ~ n n de fundaeibn

I /

. -

hulwt.1 E n elle en us dc 1 R En relle~mr may,>rrIlcnos rnellurm d r !I IIICF. (0.30 a n 5Il re8 de ?, piex (O.7fi ( 0 . 3 m . ) d r m . ) cle 1)rofundirlad m.: de a r ~ f u n d i d n ~ l

Ert c v r k s

P

{II>/PIIIR:~\

I

h

l

I

(Ih/tbu\u? I

-

Arena i'ina, con 30 ";, que pase taniiz N 100 . . . . I ArciIla coloidal . . . . . . . . . . II ,, comun . . . . . . . . . . Marga (Loam) arcillov~. cornfin . . . . . . . . . .i

..

,

Arena gruesa . . . . . . . . . . ,, fina . . . . . . . . . . . . 9 Para reducir a kg/cma., multipliquense 10s anteriores valores por 0,O'i. Estos valores sun aproximados, pues en ellos no se toman en cuerlta factores importantes que afectan la capacidad soporte de un suelo, tales corno: grado de hurnedad, densidad, etcetera.

CARRETEHAS, CA LLES Y AEIIOPISTAS

345

Hardbook f o r Highwo!, Engi?tec.rs, by W ~ ~ a G o .nHARGER and EDMUND A. BIIKNEY. Fourth Edition. Mac Graw Hi11 Book Co. 1927. Presm?,,l.tk ? z o i v I ~ d gof ~ thc d e s i g n of FEcxibl~ Pavc~nents,by A . C. BGNKELMAN. Public Roads. Vol. 18, NV 11, 1938. Airport E w g i ~ e r r i n g ,Ijy OACKLES SHARP, G. REED SHAWand dorrh- A . DUNLOP. John \fTiley & Suns, Inc. 1944.

T h i c k x c ~ uof FLziblt: P a u r l l ~ c ~ t sC. u r r e n t Road Problems. N" Y-R. Highway Research Board. 1949.

N!' 1. MAtndu AASHO Standard. para el andlisis meeinieo d e suelos. iy, 2. M4todo del sifoneado p a w el ancilisis mecunico da suelos. N:' 5. Me'todo AASHO Standard para la dctcrminacidn del limite liquido. ' 4. Mitodo A A S H O S t a n d a r d para la determinacicin del limite ,plduticu. N
t ~ w a p l e n e sy subrusantes. hr" 7. ,?I ('todo AASHO Standard d e eo?npactac i h ~T-99.

N!' 8. ;lIl:fodo A A S H O S t a n d a r d de cosnpactacihn T-180. '

A;"

9. E s p r r i f i c n r i o ~ ~ r A s A S H O Stancla?'d para

~nnt.c?.inlesn cmylearse en la construecirin clr trrraplcnrs ?j subrusantes. 10. MP'torlo AASHO Sfa~trlnrdpara la determitlnoion dcl. rlcsgnstc por abrasibn del a g r ~ g n d ogr7t~si)medin?~.trrl ~ m p l e od e la mciqwitra Los Atlgrles.

Los ,tt~Btndosfi rsprcifiunciones guu indiramos c7l cste capitulo, son trarlvccionrs d e 10s fifktocios y Espacificrrcion~sStandnrrl de lu .Ilmc?ican Assuciafiort. of State Higl~rca!, O ~ f i c i r r l s( A A S H O ) pzcbIic.ados P ~ Z 1961 *. Exp~r'strmos ?I tcestm agradcc'irnisnlo s esta institrccibn u t ~ l e ~ i u a ~?)or ? a , lu aztto~~ixncitin qlcc gcn,fiE7 n p n t t 7 nos dio pnvn h a r r r rsfas t~crtlucciones.

"'Standard Spe'ifications for Bigllway Rltiterials and Methods of Sampling a n d Testing". Eighth Edition. America11 Association of State Highway Officials, 1961.

hliTODO STANDARD PARA EL ANALISIS MECANICU DE SUELOS AASHO

-

Designacibn T-88-67

1. Este metodo describe un procedimiento para determjnar, cuantitativamente, la distribucihn del tamafio de las particulas en 10s suelos. EQUIP0

2. Consiste en lo siguiente: a) Balcrr?;~.-Una balanza sensible a 0,l gmrno, para el peso de muevtras pequefias. Para las muestras grandes la balanza debe ser sensible a1 0.1 por ciento del peso de la muestra que se enuayn.

1)) Batido rrr . - Una batidora mecanicamente operada, consistente en u n motor elgctrico convenientemente montado para hacer girar el eje vertical a una velocidad no menor de 10.000 revoluciones por minuto, sin corga; unas aspas removibles, methlicas, plhsticas, o de goma dura, semejantes al diseiio indicado en la figura 127 ( a ) , y unos vas0.s de dispersihn, semejantns a cualesquiera de 10s indicados en las figuras 127 (b) y 127 ( c ) .

b ) ( A l t c ~ ~ t ~ a t i z' n Mecanismo ). para la dispersibn. Un mecan i s n ~ odispers:tdoc a ii~yeccionde aire, semejante a cualesquiera de 10s indicadou en la figura 128. c) Rid~.ciir~ctro. -Utl hidrbmetro del tamafio 3; forma indicado en la figura 129 y equip:tdo con las escalas A o B. La escala A debe estar. graduada desde .- - 6 h a s h 60 gramos de suelo por litro. Los hidrhmetros equipados coil esta escala seran identificados como 152 H y deberan ser calibrados admitiendo que el agua destilada tiene un peso especifico de 1,000a. 6 8 O F (20° C.) y que el suelo en suspensibn tiene un peso especifico de 2,65.

+

352

K A d L VALLE RODAS

TAELA 151 H Correcciones que deberhn aplicarse a las lecturas tomadas con el hidrhmetro No 151 1,para referirlas a 20° C (68'' F ) , en agua destilada.

CARRETERAS, CALLES Y AEROPlSTAS

'

353

TABLA 152 H Correcciones que deberin aplicarse a ]as lecturas tomadas con el hidr6metro NO 162 H, para referirlas a temperaturas de 20° C (68O F), en agua rlestilada.

RAuL VALLE RODAS

-

--

cONDUCTO DL

MANOHETAO

CUB

cUBIERT~

3 YARlLtAS 3 V A R I LLAS

DL SOPORT E

OE SOPORTL

SECClON DEL

vASO

A

V M U V

VASO B

FICURA 138. - Vasos de dispersibn a inyeccibn de aire.

Y

RAbL VALLE RODAS

1,000 1.00 1 1.002 1.003

<.8 0 4 1.0

05

1.0 0 6

1.0 0 7 1.0 0 1 1.001 1 . 0 10

1.0 I I 1.0 1 2

-

-

10 IS1.0 I 4 1.0 111

-

-

1.0 l a 1.0 t ?

Lolo1.0 I 9 l.020 1.0

z

f

I.oza

-

1023t.024 ' 1.02 5 1.0 t 6 102 7 1.02 1 ILOZP

-

i.0 301.0 1 1

1.0 3 2

-

1.0331.031 ' 1.035

-

1.0 3 6 1.0 1 1 -

1.03*-

GARRETERAS, CALLES Y AEROPISTAS

357

La escala B debera estar graduada desde 0,995 hasta 1,038 (peaoa especificos) y el hidr6metro dehe eatar calibrado para leer 1,000 en agua deatilada, a 68" F (ZOO). Los hidrbmetros equipado&con esta

escala serin identificadoa como 151 H. d ) Grudzcadn. -Un graduado de cristal de 18 pulgadas de alto y 2% pulgadas de d i h e t r o , con capacidad de 1.000 ml. e ) Terrnci~nct?.o.-Un terrn6metro con una precisi6n de I0F, a de O,S+C. f ) Tnmicas. -Una serie rle tamices de rnalla cuadrada, de tela metalica, de conformidad con las especificaciones AASHO Standard para tamices (Designacibn M-92).Los tamices que se reqliieren sun 10s siyuientes:

,, 1 y2pulgada ,, 3/4 pulgada

,, 3/8 gulgada

g ) acpdsito con ayua o cuarto a knzpt??'atura eonstante. - Urn depQito con agua o una habitaci6n a temperatura constante, para

-

FICURA 130. - Dep6sito can agua a temperatura constante.

358

KAfJL VALLE RClDAS

mantener la suspensi6n del suelo a una temperatura constante durante el analisis hidrometrico. El deposit0 con agua puede ser un tanque aislado que rnantenga la suspensi6n a untl temperatura constante de 6 8 O F (20L'C),aproximndamente. Este dispositivo se jlustra en la figura 130. En cxsos rlunde el trabajo se realice en un cuarto a unit ternperatura constante controlada, el dep6sjto con agua no es neceaario. h ) Vasos d e cristal. - Vfisos de cristal de 250 ml, de capacidad.

3. Las muestras requeridas para este ensayo deberin incluir todo el material retenido en el tamiz NP 10 (2.000 micrones), mas 60 6 110 gramoa de la fracci6n que pasa el tarniz N'? 10. Se tomarin 110 gramos s o l a m e ~ ~ euando te la fraccion que pasa el tamiz NP 10 sen mu y arenosa. Estas muestrns deberkn obtenerse de confornlidad con los Metodos AASHO Standard para !a Preparacihn de Muestras de Suelo Perturbado (Pesignacionea: T-87 y T-146). ANALISIS DE LA F R A C C I d N RETEN[ DA E N EL TAMIZ TZ') 10

'

4. (a) La porcicin de IR rnuestra retenida en el tamiz NU 10, debera ser separada en una serie de tamaiios rnediante el empleo de 10s tsmices de 2", Is",I", 3/4", 3/8" y N? 4, h) La operacibn del tamizado deber6 ller~arsea caho rnediante nn movimiento lateral vertical de 10s tamices, acompaiiado de golpes, d e tal mod0 que se rnantenga la muestra en contitwo movimiento sobre Ia superficie del tamiz. En ning6n caso deberln manipularse con la rnano 10s pedazos de muestra forzando s u paso a travks del cedazo. El tamizado se continuara hasta que, durante un minuto, no m8s del 1O',, par peso del residuo, pase cualquier tamiz. Cuando s e emplee tt~rnizadoramec5nica la eficiencia del tamizado debera xer probatia comparA~dolacon el metodo manual anteriormente indicado. c) La porci6n de muestra retenida en cada tamia debera pewrse registrando cada pesada. Podran hrnbien regiqtrarse 10s pesos acumulados a1 afiadir el peso del material de cada tamiz suceaivo a la f raccibn previamente depositada en 10s pIat illos de la balanzu.

ANALISIS Dl3 LA FRACCIrSN QUE PASA EL TAMIZ NU 10

5. Una porci6n de 10 gramos d e la fracci6n del material que pasa el tamiz No10, debera usarve p a r a la determiaacibn de !a humedad

359

CARRETGRAS, CALLES Y AEKOPISTAS

higroscbpica. Esta porci6n de muestra deberh ser pesada, secada a peso constante en un horno a 110" C (280) FF),y vuelta a pesar, registrando 10s pesos. DISPERSIdN DE L A MUESTBA DE SUELO

6. Aproximadamente 50 gramos, para la mayor parte de Ios suelos, 6 100 gramos para 10s suelos muy arenosos, deberhn tomarse de la fracci6n que pasa el, tamiz NQ 10,utilixando un "separador" de muestras. Este material se pesarg y se colocara dentro de un vaso de cristal de 250 ml., en un solucihn de unos 125 ml., de un agente dispersador seleccionado ; se lo agitarh completament e, con uria barrita de vidrio, permitiendo que el material quede s ~ ~ m e r g j ddurante o u n minimo de 12 horas. Cualesquiera de 10s cuatro apenlej dispersadores indicados en la tabla 1, pueder ser usados. TABLA I. - AGENTES DE DISPERSIOY Agentes quimiros

H e x a m e t a f u s f a t o sCjdico, a m o r t j ~ u a d ocon carhnnnt o s6dico . . . . . . . . . . . . . . Polifovfato de 9orl io . . . . . . Trjpolifosfato ~6rl1co. . . . . . Tetrafosfato shdic.41 . . . . . . .

I

I

Grarnos de sal por litro de soluci6n

45.7 21.6 18.8 35.1

Firrmula

NaPO.:, 6 INaPO ? ,. Na12P14,0.:I Na, P:,01,, Nal; P, 0 , :

La soluci6n deberh prepararse disolviendo en agua destilada la cantidad d e sal indicada en la tabla 1, a fin de obtener un litro de solucibn. Despugs de sumergir la muestra, el conterlido del vasa de cristal debera ser transferjdo a uno de 10s vaxos de dispersihn indicados en las figuras 127 (b) y 127 (c), aiiadiendo agua destilads hasta que el vaso se Ilene m6s de la mitad, y luego se agitarg el contenido, durante un minuto, en la batidora mecanica. MBTODO ALTERNATIVO PARA LA DISPERSI6N

7. a ) La mueatra representativ~ dr.1 suelo debe ser pesada y colornda en un vaso de cristal de 250 ml., cubrihndola con 125 ml.

cle ~ o l u c i o ndel agente dispersador seleccionado, indicado en la sec-

380

R A a L VALLE RODAS

ci6n 6, y d e j ~ n d oque la muestra quede sumergida durante u n minim~de 12 horas. b) El aparato de dispersi6n a inyecci6n de aire, deberi ser montado sin la tapa, como se indica en la figura 128, pero sin la cubierta. La v6lvula que controla la presi6n deberi abrirse h a ~ t aque el manbmetro indique u n a libra por pulgada cuadrada de presjbn de ajre. Esta presi6n jnicial de aire se requiere para yrevenir que la mezcla de agua y suelo entre en la camara de inyeccion de aire cuando la mezcla es transferida a1 vaso de dispersibn. Ilespu4s q u e el aparato se haya ajuatado, la mezcla de agua y suelo deberL ser transferida del vaso de cristal a1 vaso de dispersibn, utjlizal~douna botella lavadora para facili tar la operacihn. c) EI voIumen de la mezcla de agua y suelo en e1 vaso de disperuibn, no debe pasar de 250 ml. El dispositjva desviador (Fig. 128) deherk colocarse encima del vaso de dispersibn y abrirse la vilvula hasta que el man6metro indjque 2.0 libras por pulgada cuudrada. La mezcla de agua y auelo deberh ser batida durante 5, 10 6 13 minutos, de acuerdo a1 indice de plasticidad del suelo. Los suelos con un indice de plasticidad de 5 6 menoa deberhn ser dispervados durante 5 minutos; loa suelos con U H indice de plasticidad entre 6 y 20, durante 10 minutos; y 10s suelos con un indice de piasticidad mayor de 20, durante 15 minutos. Los suelos que contengan un purcentaje clevado cIe mica se clispersarhn durante un mjnu to solamente. d ) Despubs de completado el period0 de dispersibn, la v&Ivulu debera ser cerrada hasta que el manhmetro indjque una libra por pulgada cuadrada. La cubierta deberk ser removida y todo el xuelo que se haya adherido a ella deberh lavarse y colocarse en el vaso de dispersibn. Lneyo la suspensih de agua y suelo deberdt lavarse en un graduado de cristal de 1.000 rnl. y cerrarse la vilvula de agua. ENSAYO HIDROMP,TRICO

8. a) Despuils de la dispersibn, la mezcla deberi ser transferida al graduado de criatal, aiiadiendo agua destilada, que tenga Ia misma temperatura que la de1 dep6sito a temperatura constante, h a ~ t aalcanzar un volumen de 1.000 ml. El graduado, contenie~idoel suelo en suspensi61-1,deberi despuks ser colocado en un dep6sito con agua a temperatura constante. Cuando la suspensibn del suelo alcance la telnperatura del agua, el graduado debera ser removido y su contenido agitarse durante un minuto, utilizando la palma cle la rnano, como tapa, en la boca del graduado.

GARRETERAS, CALLES 't' AEROPISTAS

361

b) A1 termjnar de agitar el graduado, debera registrarse e! tiempo y coIocarse el graduado en el depbito con agua, tomando ]as lecturas con el hidr6metro deapues de tranwurridos dos minutas. La lectura hidrometrica deberg hacerse en la parte superior del menisco formado por I a suspensi6n aIrededor del vhstago dcl hidr6nletro. Si ei hidr6metro usado es el de la escala A, deberd leerse con una aproximaci6n de 0,5 gramo por litro. La escala B debera leerse con una aproximacibn, en el peso especifico, de 0,0005. Sucesivas lecturrts deberin tomarse a intervalov de 5, 15, 30, 60, 250 y 1.440 minutos despub de comenznda la ~edimentacibn.Las lecturas del termdmetro colucado en la suspensi6n del suelo deberii~tomarse y reyiatrarse inmediatamente despu6.c: de cada leciura hidrom6trica. c) Despuks de cada lectura hidromktrica, el hidrbmetro deberi ser cuidadoaarnente ren~ovidode la suspcnsi6n del ~ u e l o ,colclckndolo Iuego, con un Iigero movimiento de rotacibn, dentro de u n graduado que contenga agu:t limpia. Alrededor de 26 6 30 segundos antes de tonlar una nueva Iectura, el hidrometro debera sacarse deI grartnarlo que contiene agua limpia, surnergiendo cuidadclvamente en la suspensjou del suelo, S. asegurarse que este en ceposo en el momento de t o m a r la lectura. TAMIZADO

9, Cuando se h a p terminado la lectura final del hidrbmetro, la auspensi6n deheri ser lavada en un tamiz N W O O (74 micrones). La fracci6n retenida en el tamiz NQ 2200 deberk secarse y tamizarse utiIizando 10s tamicea Nos. 40, 60 y 200.

F'ORCENTAJE DE HUMEDAD HIGROSCbPICPl

10. La humedad higroscbpica deberh expresarse, en por ciento del peso del suelo secado a1 horno, de la siguiente manera: w-wl Porcentaje de humedad higroscbpica = - - - - = X 100 Wl

Donde :

-

Peao del suelo secado a1 aire, y wl =Peso del suelo secado a1 horno.

w

Para corregir el peso de la rnuestra secada a1 aire, consideran-

38-7

R A U L VALLE RODAS

do la humedad higrosc6pica, deherh mnltiplicarse el valor obtenido par la aiguiente expresibn : -

--. .-

100

100-

+ porcentaj e de lui~tnedad higroscbpica MATERIAL GRUESO

11. a) El porcentaje de material grueso, debera calcularse de acuerdo con lo establecido en la Secci6n 4, considerando 10s pesos de las fracciones retenida~en el cedazo NQ 10. b) El porcentaje de material grueso retenido en el tamiz NV 10, deberi ser calculado de la siguiente mallera: del peso total de la rnuestra aecada a1 aire, se disminuye el peso de la fracci6n secada a1 horna retenida en el tamiz NL?10. La diferencia se supone que es i g u ~ la1 peso de la, fraccjbn secada a1 aire que pasa el tamiz Np 10 (Nota 1 ) . NOTA1 . - DP acuerdo eon la hipbtesis, l a m u e s t r a secada a1 aire y retenida en el tamjz N u 10 no contiene humedad higrosc6pica, aunque saben~osque un pequefio poroentnje de humedad se halla presente en esta fraccibn. Eata cantidad de humetlad, romparada con la que se encuentra en 10s poros de la fraccion que pasa el tamjz Nu 10, es relativamente pequeiia. Por consiguiente, cuaiquier error debido a e s t ~hipdtesis puede considerarse insjgnif icante.

El peso de la fracci6n que pasa el tamiz No 10 debera corregirse considerando la humedad higrosc6pica, conlo se indica en la secci6n 10. Al resultado obtenido debera aiiadirse el peso de la fracci6n secada al horno, retenida en el tamiz N': 10, a fin de obtener el peso total tle la muestra corregida, tomando en cuenta la humedad higroscopica. Lau fracciones retenidas en los diferentes tamices deberan ser expresadas en porcentajes de este peso corregido. PORCENTAJE D E L SUELO E N SUSPENSIdY

12. a ) Las Iecturas hidromPtricns hechas a temperaturas dife-

rentes de 68OF (20°C), deberan ser corregidas de acuerdo con los valores indicados en las tablas 151 H y 152 H. Estas tablas indican las correcciones para 10s hidrhmetrov 151 H y 152 H, respectivamente, considerando 10s diferentes agentes de dispersihn, ternperatur:~,: diferentes de 20°C y alturas del rneniaccl en el vgxtago del hi(lt.11metro. b) El porcentaje del suelo dispersado, en suapensi6n, indicado por las diferentes lecturas hidromhtricas corregidas, depende tanto (IP la cantidad como del peso especifico del suelo dispersado.


363

El porcentaje del suelo dispertlado que queda en suspensiljn debera calcularse de la siguiente forma:

Para el hidrhmetro 152 H:

Para el hidr6metro 151 H :

Donde :

P = Porcentaje del suelo original dispersado que queda en suppensi6n.

R = Lectura corregida del hidrhrnetro. = Peso en gramos del suelo original dispersado, menos la hu-

w

medad higroscbpica. a = Constante que depende de la densidad de la suspensi6n. Para un supuesto valor del peso especifico G, del suelo, y par.? la densidad del agua de 1,000 a 6B0 F (20" C ) , el valor de "a" puede obtetierse mediante la siguiente f6rmula:

LOBvalores "a" se indican e n la tabla 2.

TABLA 2. - VALORES DE "a" PARA DIFERENTES PESOS ESPECiFICOS

I

Pesos esperifiroe, G --.- - .--

Constantr, a

2.95 . . . . . . . . . . . . . . . 2.85 . . . . . . . . . . . . . . . 2.75 . . . . . . . . . . . . . . 2.65 . . . . . . . . . . . . . .

0.94 0.96

1 I

!

.

0.98 1.00

Es suficientemente exacto para ensayos corrientes, seleccionar la constante "a" considerando un peso especifico aproximadamente igual a1 del suelo que se ensaya. c) Para referir 10s porcentajes deI sue10 en suspensihn, a1 total de Ia muestra ensayada, incluyendo la fracci6n retenida en el tamiz N? 10, el yorcentaje del suelo origindn~entedispersado, que queda en suspensi611, debera multiplicarse por la expresi6n: 100-porcentaje retenido en el tarniz No 10 -.100 U I A M E T R O DE LAS PARTiCULAS DE SUELO EN SUSPENST6N

14. a ) El ,diametro mhximo "d", de las particulas en suspensMn, que corresponden a1 porcenta je indicado por nna lectura hidro-

mktrica dada, deberi calcularse mediante la ley de Stokes:

donde : Diametro mixjmo de las particulas, en mm.

d

=

n

=

L

= Distancia

Coeficiente de viscosidad d e l rnedio en suspensi6n (en este caso agua), en poises. Este coeficiente varia con Ios cambios de temperatura del medio en suspensi6n.

en centimetros que recorren las particulas de un suelo a1 aventarse en un tiempo dado. T = Periodo de sedimentacibn indicado en minutos. G = P e s o especifico de las particulas del suelo. GI

- Peso

especifico del suelo en suspensi6n (aproximadamen-

te 1,0 para el agua). b) El dibmetro msximo de la^ particulas en suspensi6n, para condiciones supuestas, correspondiente a 108 periodos de sedirnentaci6n especificados en este procedimiento. se haIIa indicado en la tabla 3. Estos dihmetros de particulas deberan corregirse de acuerdo con las condiciones de ensayo, aplicando 10s factores de correcci6n apropiados, corno se indica m l s adelante.

365

C..IRRETERAS, CP.LLES Y AEROPISTAS

TABLA 3. - DIAMETRO MAXIM0 DE LA PARTfCULA EN SUSPENSIdN BAJO CONDICIONES SUPUESTAS Tiempo en minutos

Diimetro maxim0 de Ia particula en m m

c) Los diametros mitximos, indicados en la tabla 3, han sido calculados suponiendo que :

La distancia de caida, L, de las particulas, es conatante e igual a 17.5 cms.

El coeficiente de. viscosidad n, correspondiente a1 agua

ii

6B0 F

(20QC ) , es de 0.01005 poises.

El peso especifico G, del suelo, es constante e igual a 2.65. d) Lou diirnetros "corregidos" de las particulas, para otras condiciones diferentes a las supuestas, deberan obtenerse mediante la f 6rmula :

Donde : d

-

=

IIiAmetro corregido de la particula en miIimetros.

Diimetro de particula obtenido de la tabla 3. KL = Factor de correcci6n, obtenido de la figura 131 (a), cuando d'

la Iectura hidrometrjca no ha sido ajustada.

KG = Factor, de correcciGn, obtenido de la figura 131 (b) . K,

= Factor

de correccion obtenido de la figura 131 (c)

.

e) Los coeficientes KG y Kn son independientes de la forma y posici6n del hidrbmetro y son 10s indicados en las figuras 131 (b) y 131, (c).

R A G L VALLE RODAS

(b)

(8)

..

COEFICIENTE DE CORRECCIOH,KL PARA

CIS LECTURAS DEC H I O R ~ M E T R D

-

tOEFLClENTE

DE CORRECClOlY K m

PARA L A S VIRIACIOHES OEC PESO

LSPECIFICO.

FIGURA 131. - Curvav

qLle relacionan 10s coeficientes de correcci6n KT., K,:, y KN,con las lecturas hidrornGtrieas, peso especifieo del sue10

y tenlperatura de la suspensicin, respectivamente.

COFFICLEHTE OE C a R n E C C I O N I

KM,

PARA CAS VARIACIOMES EH VISCOSlD&O

OEL

MEDlO OE S U S P E N S I O N .

TAMIZADO DEL NATERIAL F I N O

14. a ) El porcentaje deI suelo djspersado retenida en cada u11o de 10s cedazos, en el tamizado que se haga del material lavado en el tamiz NQ 200, debera obtenerse divjdiendo el peso de la fracci6n retenida en cada tamiz por el peso del snelo diapersado secado a1 horno y multiplicando por 100. b) Los porcentajes de la muestra total ensayada, inclugendo la fracci6n retenida en el tamiz No 10 (2.000 micras), debera obtenerse rnultiplicando estos valores por la expresihn : 100,menos el parcentaje retenido en el tamiz No 10

CARRETERAS, CALLES T AEHOPISTAS

387

15. Los porcentajes acumulados de !as pnrticulas de diferentex diametros deberan indicarse en un papel semilogaritmico, a fin de obtener la "curva granulomktrica", como se indica en la figura 132 (euta curva granulomktrica representa porcentajea acumulados).

3

CURVA GRANULOMETRICA DE UNA MUESTRA DE SUELO

FICURA 132. - Curva granulom6trica dc u n suelo.

INFORME

16. a ) Los resultados tornados de la curva grat~ulometricsdeheran per indicados de la ,siguiente manera :

( a ) Particulas mayores de 2 mm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ' (b) Arena gruesa, particulas de 2.0 a 0.42 mm. . . . . . . . . . . ,, (1') Arena fina, particulas de 0.42 a 0.074 mm. . . . . . . . . . ,, ( d ) Limo. particulxs de 0.074 a 0.005 rnm. . . . . . . . . . . . . . ,, ( e ) Arcjlla, particulas menores de 0.005 mm. . . . . . . . . . . . . ( f ) Culoides, particulas menores ,de 0.001 mm. . . . . . . . . . . ,, b) 140s resultados del aniliuis mecanico completo, tomando en c u e ~ l t ntanto el tamizado como el analisis hidromhtrico, deberhn indicarse de la siguiente manera: I'

(>

I?

MATIZADO Porcentaje que pasa

Tatuiz

2

11/?

pulgadas

................

....................

,,

................

....................

368

RATrL VALLE RODAS

3/8 NQ 4 NQ 10 NP 40 N* 200

................

.................... .................... .................... .................... ....................

................

....................

................

3/4 pulgada

.,

................ ................ ................

ANALISIS HIDROMeTRICO Menor que

.02 mm. ,005 mm. .001 mm.

.................... .................... ....................

Por clento

.................... .................... ....................

APBNDICE Na 2

(Propuesto por el ingeniero Rail1 ValIe Rodas)

Teniendo

erl

cuenta que el factor tiempo 133 de capital importancia

en la construccibn de carret~rasy aeropistas, y coneiderando que el m4todo Standard es muy elaborado y su ejecuci6n requiere much0 tiempo, hemos preparado un mktodo aencillo y practice para el an6lisis mechnico de Ins suelos, a fin de que la determinacibn de su composici6n granulom6trjea sea de facil s. ripida realizacihn tanto en el campo como en 10s laboratories, permitiendo, ademas, con un minimo de equipo, obtener resuItadoa practicarnente iguales a 10s que se ahtienen con el mktodo Standard. El M6todo del Sifoneado no se lo presenta como un m6todo sustitutjvo de ningun otro. Se lo indica 6njcamente como un proc.edimiento prAc.tico mediante el cual, con u n rninimo de equjpo y tiempo, se pueden obtener resultados senlejantes a 10s obtenidos con el mB tado Star~dard. Este mPtodo prictico se basa t a m b i h en el principio de sediment~cibn,expresado por b ley de Stokes, que establece que la velocidad de caida de una esfera pequeiia en un medio fluido vjscoso, es la siguiente :

d

-

djametro de la esfera, en em.

viscosidad en dinas-segundo por cm" o en poises. Esta viscosidad cambia con la temyeratura. y - peso especifico de la esf era. -;, peso especif ico del medio fluido. 11

=

Si la velocidad ,se ~nirieen cm/minuto y d en mjlimetros:

A1 aplicar la ley de Stokes a la detenni~iacidndel tamafiu de las particulas cle un suelo, deben tomarse en cuenta 1:is limitaciones siguientes : a) Las.particulas de un suelo no son esfericas. Las hay de furm a angular, redondeada, alargada. etc. Asi, por ejernplo. la relczci6n que existe entre diitnetros de particulas esfkricas y en forma de discos es, segun I,. y Ur.Squires del Instituto Tecnolcigico de Massachusetts, la siguiente: -

D

S i e ~ t l :o

-=

0.752 D'

4Ir

-

diimetro de la esfei-a. ,, del disco. t x - D/H. H = aItura del disco.

D

TI'

=

b) La ley de St,okes considera el movimiento de una sola esferit y. por lo tanto, no tuma en cuenta ni la jnfluencia ni la interferencia de unas particulas con otras, lo q n e si succde en una lnasa d e suelo dentro de un n ~ e d i oflujdo. Las lin~itacionesantcriores, elitre otras, nos indican q u e el atlitsuelo, basado en el principio de sedimenIisis granulom4trico de taci611, o en la ley de Stokes, es aproximado. En el rnktodo que proponemos se ha ,considerado la velocidad media de asentamiento de la3 particulas de limo, como de un centimetro por minuto. Este valor, como puede verse en el cuarlro N'? I, tione un factor de s e ~ n r i d a d .puep a1 cabo de un mjnuto todas las particulas de limo se habrin asentado en una distancia de un cm. Las velocidadex de asentamjento, ha n sido determinadas para temperaturas del medio fluido de lo0 C a 30DC, y para pesos especificos del suelo de 2.25 a 2.95. Estas condicionev son las que cornhnmente prevalecen.

372

CABRETERAS, CALLES Y AEHOPISTAS

C U A D R O NP

OP

-

1

Yelocidad

Peso asnecifico

Temperatnra

correnp. H nn dihmetro dc4.05 mnl

cm Imin.

OC

I

I

I Velocidad corresn. a un

.,,,-

Vplocidad dia

t i c u l a s d,e limo d $ ~ , ~ ~ ~ ~cm., / mI11. , cm/min.

I

"La velocidad media f u i tnmada coma 1s rsiz cuadrada d t l p r ~ d u c t o de las veIocidades correspondientes a las parriculas dp Iirno de mayor y menor ~ s m a i i o . Del mismo modo ha sido calculada la velocldtld media de Ins psrl~culardc arcilla.

Asimismo, se ha establecido en 0.020 cm/mjnuto, la vefocidad media de caida de las particulas de arcilla. En el cuadro NO I1 se podr$n,ver las velocidades de caida de Ins particulas de arciIla para diferentes temperaturas y pesos especificos.

C U A D R O NQ I1 Temnerntura OF

I

*U

Peso espacltico

-

Valocidrd corre~m. a un dilmttra d=0.005 mm.

cm Imin.

Velncidnd corrasu. a un dilmetro d=0.001 mm. rnitmin.

'C'elocidad media vara vart i c u h ~de

arcilla

rmimin.

R A u L VALLE RODAS

Este mktodo indicn el procedimiento a seguirse para determinar el porcentaje de piedra, grava, arena, limo y arcilla, contenido en un suelo.

a) Bulccnxa.-Una balanza a 0,l g. de sensibilidad. b ) Dispe~sador.-Un dispersador elkctrico con paleta removible. Es conveniente que el frasco dispersador tenga varilias methlicas "desviadoras". horno elkctrico, o a kerosene, capaz de mantener una temperatura constante de llOc'C., aproximadamente. d ) Graduados. - Frascos d e cristal, graduados, que tengan un diametro interior no menor de 6,4 cm. (2,s") y una altura minima de 25 cm. Pueden usarve 10s graduados de 1.000 ml. de capacidad, comunmente u tilizadov en Los Iaboratorios. e ) Disco nzetcilico. -Un disco de metal no eorrosivo, adherido a una varilla (ver figura 133), para separar el material sedimer~tadodel que se encuentra abn en suspensi61-1. f ) Sifrilt. - CTn tuho de goma, para sifonear el material que c) Seeado?..-Un

q ueda en suspe11si6n.

a)

Vnsos dc: c r i s t ( ~ 1"Py~.ex". - Cuya capacidad sea de 600 ml.. aprosimadarnente.

h) Tfirr~iccx.- Una serie de tamicea de alambre tejjdo y con tualli~ n ~ u a d r o s . Los tamices necesarios para este ensayn sou los siguientes : Tipo de ta~niz .

.

I I

-

=I ;"

19.100 mm. I

11) ,, 60 ,, 200

NQ

Abertum .

I

t2.ono

..

0.250 0.074

,,

I

i

..

Si se desc;~teller mayor nurnero cle 11untospara d i b u j a r gr:inulomi:tricu, poclri;~iiumer!tnrse el numero tle tamices.

lil

r.t~rv:'i

CXRRETEBAS, CALLES Y AEROPISTAS

3. R E A C T I V O S

a) Agentes do dispersidn. - Pueden usarse cualesquiera de 10s siguientes agentes de dispersj6n: CUADRO N V - Agentes de dispersion(1) Agentes quimicos

/

I (

Hexametafosfato de sodio, amortiguado con crrrbonato de sodio . . . . . . . . . . Polifosfato de sodio . . . . . . Tripolifosfato de sodio . . . ' Tetrafosfato de sodio . . . .

Gramos de sal nor Iitro de soluci6n . ,- .. I

F6rmula

-

-

!

1

45.7

1

18.8 35.1

NaPO,, 6 (NaPO:,),i

b) Agentes d e f l o c ~ d a ~ z t es . Silicato de sodio o una aoluei6n de goma aribiga.

Debe ton~arseuna muestra representativa de suelo, de 5 kg. aproximadamente, y mezclarse bien el material, desbaratando 10s terrones, pero cuidando de no romper lau particulas. 5. P R O C E D I M I E N T O

a ) ErnpMense 50 a 100 gr, del materia1 secailo a1 horno, que pase el tamiz NQ 10. h) Colbquese la tierra en un vaso de cristal y afiidanse unos 300 ml. de agua, rernoviendo constantemente hasta que la muestra se haIle totalmente ernpapada. Cuando 10s yuelos sean arcillosos, es conveniente afiadir, adern&, unos 100 ml. del agente dispersador. A1 afiadir el agente dispersador, debe removerse constantemente la mezcla. c ) Dkjese la muestra remojAndose durante una hora, por lo menos. ,

('1 Este cuadro r s el mismo que el indieado en el Mktodo AASHO Standard, T-88.

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RAuI, VALLE RODAS

r?) Si se observa llue el material tiende a flocularse (coagularse), aiihtlase, poco antes de coIocarse en el dispersador electrico, unos 20 ml. de silicato de sodiu a 3 O Baurne, 6 50 ml. de utla soluci6n de goma arabiga (45.2 gr. de goma en polvo en un litro de agua). L a concentracirjn, asi corno la cantidad de 10s reactivos, puede variarse de acuerdo con la$ caracteristicas del suelo. e ) La mezcla dehe vaciarse cuidarlosamente en el vaso dispersador y luego batirse en el dispersador elkctrico, durante un minuto. f ) Una r e z djspersado el material, col6quese en un graduado de cristal y llknese con agua hasta unn altura minima de 20 ern.

DISCO WETALIGO

r u e 0 OE GOMA(SIFM GOMA~SIFM l IMTROOUCIDO P A R A SACAA L L MATERIAL PUE QUEDO E N SUS1i A ~ R C I L L At COCOIOESI

OESPUES DL 2 0 wlnuros

DISCO hlfThLl GO

f DESP--- DESPUES DEL -S l FOHEAOO

F i r , r r ~135. ~ - Djferentes etspas en ri ?itPtodo del Sifoneado.

Carreteras, Calles y Aeropistas - V RODAS

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