UNIVERSIDAD PRIVADA JOSE CARLOS MARIATEGUI FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
SUELO DE FUNDACIÓN I.
CONCEPTO: Se denomina suelo de fundación a la capa del suelo bajo la estructura del pavimento, preparada y compactada como fundación para el pavimento. Se trata del terreno natural o la última capa del relleno de la plataforma sobre la que se asienta el pavimento. La caracterización de los suelos para esta capa de fundación se basa en los siguientes aspectos:
II.
METODOLOGÍA Comprende bsicamente una investigación de campo a lo largo de la v!a, mediante la ejecución de pozos e"ploratorios #calicatas$ % continuación se procede a describir el plan de trabajo a desarrollar en cada etapa:
Trabajo de ca!o: Con el objeto de determinar determinar las caracter!sti caracter!sticas cas f!sico&mecnicas f!sico&mecnicas de los materiales de la subrasante se lleva a cabo investigaciones mediante la ejecución de pozos e"ploratorios o calicatas de '.( m de profundidad m!nima #respecto del nivel de subrasante del proyecto) con un m!nimo de * calicatas por +ilómetro, ubicadas longitudinalmente a distancias apro"imadamente iguales y en forma alternada #izquierda&dereca$ dentro de una faja de asta (m a ambos lados del eje del trazo, preferentemente al borde de la futura calzada. -e los los estr estrat atos os encon encontr trado adoss en cada cada una de las las calic calicat atas as se obten obtendr dr muest muestras ras representativas, las que deben ser descritas e identificadas.
De"cr#!c#$% de &o" "'e&o": Los suelos encontrados son descritos y clasificados de acuerdo a metodolog!a para construcción de v!as, las mismas que deben corresponder al siguiente cuadro:
CURSO:
PAVIMENTOS
DOCENTE: Ing. RENE FLORES
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Trabajo de &abora(or#o: odas las muestras representativas obtenidas de los estratos de las calicatas del suelo de fundación debern contar con los siguientes ensayos: %nlisis granulom/trico por tamizado. L!mites de consistencia: L!mite l!quido, l!mite plstico e !ndice de plasticidad. Clasificación S0CS. Clasificación %%S12. 1umedad 3atural. 4roctor 5odificado #4or cada tipo de suelo representativo y como control uno cada 6 +m de m"imo espaciamiento$. C.7.8. #4or cada tipo de suelo representativo y como control uno cada 6 +m de m"imo espaciamiento$.
Labore" de )ab#%e(e: 9n base a la información obtenida durante los trabajos de campo y los resultados de los ensayos de laboratorio, se efectúa la clasificación de suelos utilizando los sistemas S0CS y %%S12.
No(a:
Si el terreno de fundación es malo y se alla formado por un suelo fino, limoso o arcilloso susceptible de saturación abr de ponerse una sub&base de material granular seleccionada antes de ponerse la base y capa de rodadura.
SU*RASANTE CURSO:
PAVIMENTOS
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I. CONCEPTO: 9s la capa de terreno de una carretera que soporta la estructura del pavimento y que se e"tiende asta una profundidad que no afecte la carga de diseo que corresponde al trnsito previsto. 9sta capa puede estar formada en corte o relleno y una vez compactada debe tener las secciones transversales y pendientes especificadas en los planos finales de diseo.
II. PROPIEDADES: CURSO:
PAVIMENTOS
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UNIVERSIDAD PRIVADA JOSE CARLOS MARIATEGUI FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL +,"#ca": Son propiedades relacionadas con el tipo de material a utilizar y las caracter!sticas constructivas de los mismos. '. granulometr!a #propiedades in!ciales de los suelos$ 6. clasificación de los suelos *. relación umedad&densidad.
I%)e%#er#&e": -an una estimación de la calidad de los materiales para las v!as. '. módulo resiliente. 6. módulo de poisson. *. valor de soporte del suelo ;. módulo de reacción de subrasante #<$.
III. CARACTERISTICAS DEL MATERIAL USADO: La calidad de los materiales va en función de sus caracter!sticas y de la intensidad de transito especificada en t/rminos del número de ejes equivalentes a =.6 on, acumulados durante la vida útil del pavimento #>L$. 9n ningún caso se usaran materiales altamente orgnicos para la constitución de la subrasante.
IV. CLASIFICACION DE SUELOS:
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UNIVERSIDAD PRIVADA JOSE CARLOS MARIATEGUI FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL 9s el ordenamiento de los tipos de suelos, en grupos que tienen propiedades semejantes. 9l propósito es facilitar las actitudes de un suelo por compactación, con otros de la misma clase cuyas propiedades se conocen. Los sistemas de clasificación de los suelos estn divididos en dos sistemas, el %%S12 y S0CS, refiri/ndose el primer sistema para suelos cuyo uso est referido a la construcción de v!as y el segundo referido a suelos de cimentación.
Suelos granulares: tienen *(? o menos del material fino que paso por el tamiz 3@ 6AA. Suelos finos: son suelos limo&arcillosos que contienen ms del *(? que pasa por el tamiz 3@ 6AA. La evaluación de los suelos dentro de cada grupo se ace por medio del !ndice de grupo:
IG = (F – 35) (0.2 + 0.005 (LL – 40) + 0.01 (F – 15) (IP – 10 ) Donde: IG: índice de grupo. F: % del suelo que ps por el !"i# $ 200 e&presdo en en!eros. LL: li"i!e líquido. IP: índice de pls!icidd.
V. ENSA-O DE VALOR DE SOPORTE CALIFORNIA C*R/: 9s un m/todo emp!rico basado en parmetros de los materiales, creado en el ao 'B6B. 9l C78 de un suelo es la carga unitaria correspondiente a A.' ó A.6 de penetración, e"presada en por ciento en su respectivo valor estndar. ambi/n mide la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de umedad y densidad controlada. 9l ensayo permite obtener un número de la relación de soporte, que no es constante para un suelo dado sino que se aplica solo al estado en el cual se encontraba el suelo durante el ensayo.
CBR% = ('0.1 "ues!r '0.1 p!r*n) & 100
Proced##e%(o e%"a0o C*R/: CURSO:
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de
UNIVERSIDAD PRIVADA JOSE CARLOS MARIATEGUI FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL 9l e"perimento de suelos gravosos y arenosos se realiza inmediatamente, en cambio en suelos coesivos poco o nada plsticos y suelos coesivos plsticos se realiza mediante e"pansión se efectuar con agua en ; d!as saturación ms desfavorable y la medida de e"pansión se realizar cada 6; oras.
VI.
C*R DE DISE1O: 4ara determinar el C78 se toma como material de comparación la piedra triturada que ser!a el 'AA?, es decir C78 D 'AA?. La resistencia a la penetración que presenta a la inca del pistón es la siguiente:
VII.
mm
Pulg.
Penetración (Mpa)
Carga unitaria (Psi)
Patrón (k/cm2)
2.5
0.10
6.9
1.000
70
5.0
0.20
0.3
1.500
105
7.5
0.30
13.0
1.900
133
10.0
0.40
16.0
2.300
161
12.7
0.50
18.0
2.600
182
C*R DE LA SU*RASANTE: Son estudiados para la determinación de la C78 de la subrasante, las capas superficiales de terreno natural o capa de la plataforma en relleno, constituida por los últimos '.(A m de espesor debajo del nivel de la subrasante proyectada, salvo que los planos del proyecto o las especificaciones especiales indiquen un espesor diferente) su capacidad de soporte en condiciones de servicio, junto con el trnsito y las caracter!sticas de los materiales de construcción de la superficie de rodadura, constituyen las variables bsicas para el diseo de la estructura del pavimento que se colocar encima. La subrasante correspondiente al fondo de las e"cavaciones en terreno natural o de la última capa, ser clasificada en función al C78 representativo para diseo, en una de las cinco categor!as siguientes:
CLASIFICACION o, u-rsn!e "u po-re 1, u-rsn!e po-re 2, u-rsn!e regulr CURSO: PAVIMENTOS 3, u-rsn!e -uen 4, u-rsn!e "u -uen
CBRdiseño / 3% 3% 5% % 10% DOCENTE: Ing. RENE FLORES 11% 1% 20%
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VIII.
PROPIEDADES FUNDAMENTALES A TOMAR EN CUENTA: a/ Gra%'&oe(r,a: -e acuerdo al tamao de las part!culas de suelo, se definen los siguientes t/rminos:
TIPO DE MATERIAL r
TAMAÑO DE LAS PARTICULAS
7ren Li"o
65 "" 2 "" 7ren grues, 2 "" 0.2 "" 7ren 8in, 0.2 "" 0.05 "" 0.05 "" 0.005 ""
7rcill
9enor 0.005 ""
b/ La !&a"(#c#dad de '% "'e&o: -epende no de los elementos gruesos que contiene, sino únicamente de sus elementos finos. 9l anlisis granulom/trico no permite apreciar esta caracter!stica, por lo que es necesario determinar los l!mites de %tterberg. 9stos l!mites, llamados l!mites de %tterberg, son: el l!mite l!quido #LL$, el l!mite plstico #L4$ y el l!mite de contracción #LC$. %dems del LL y del L4, una caracter!stica a obtener es el !ndice de plasticidad E4 que se define como la diferencia entre LL y L4:
IP = LL – LP INDICE DE PLATICIDAD
CARACTERISTICAS
IP 20 20 IP 10 10 IP 4
uelos "u rcillosos uelos rcillosos uelos poco rcillosos
IP : 0
uelos e&en!os de rcill
No(a: e de-e !ener en cuen! que; en un suelo el con!enido de rcill; es el ele"en!o "
c/ Í%d#ce de )r'!o.2
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UNIVERSIDAD PRIVADA JOSE CARLOS MARIATEGUI FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL 9s un !ndice adoptado por %%S12 de uso corriente para clasificar suelos, est basado en gran parte en los l!mites de %tterberg. 9l !ndice de grupo de un suelo se define mediante la fórmula:
IG = 0! "a# $ 000 "a&# $ 00' "(d# Donde: a = F)* #F D Fracción del porcentaje que pasa el tamiz 3@ 6AA &G; micras$. 9"presado por un número entero positivo comprendido entre ' y ;A.
( = F)' F 3 Fracc#$% de& !orce%(aje 4'e !a"a e& (a#5 N6 788 29 #cra"/. 9"presado por un número entero positivo comprendido entre ' y ;A.
& = LL + ,0 LL 3 &,#(e &,4'#do/. 9"presado por un número entero comprendido entre A y 6A.
d = IP)'0 IP 3 ,%d#ce !&;"(#co/. 9"presado por un número entero comprendido entre A y 6A o ms. 9l !ndice de grupo es un valor entero positivo, comprendido entre A y 6A o ms. Cuando el EH calculado es negativo, se reporta como cero. 0n !ndice cero significa un suelo muy bueno y un !ndice igual o mayor a 6A, un suelo no utilizable para carreteras.
INDICE DE GRUPO
CARACTERISTICAS
I
9u po-re
I es!< en!re 4
Po-re
I es!< en!re 2 4
=egulr
I es!< en!re 1 2
>ueno
I es!< en!re 0 1
9u Po-re
d/ <'edad %a('ra&: 2tra caracter!stica importante de los suelos es su umedad natural puesto que la resistencia de los suelos de subrasante, en especial de los finos, se encuentra directamente asociada con las condiciones de umedad y densidad que estos suelos presente.
e/ E%"a0o" C*R: 0na vez que se aya clasificado los suelos por el sistema %%S12 para pavimentos, se elabora un perfil estratigrfico para cada sector omog/neo o tramo en estudio, a partir del cual se determina los suelos que controlarn el diseo y se establece el programa de ensayos yIo correlaciones para establecer el C78 que es el valor soporte o resistencia del suelo, referido al B(? de la 5-S #5"ima -ensidad Seca$ y a una penetración de carga de 6.(; mm.
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UNIVERSIDAD PRIVADA JOSE CARLOS MARIATEGUI FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL NOTA: 4ara calcular el Jalor Soporte 8elativo del suelo de fundación, se efectúan ensayos de California 7earing 8atio #C78$ para cada tipo de suelo y de control cada 6 +m de espaciamiento como m"imo. 4ara la obtención del valor C78 diseo, se debe considerar lo siguiente: '$ Cuando e"istan K o ms valores de C78 por tipo de suelo representativo o por sección de caracter!sticas omog/neas de suelos, determinar el valor de C78 de diseo en base al percentil G(?, valor que es el menor al G(? del total de los valores analizados. 6$ Cuando e"istan menos de K valores de C78 por tipo de suelo representativo o por sección de caracter!sticas omog/neas de suelos, considerar lo siguiente: Si los valores son parecidos o similares, tomar el valor promedio. Si los valores no son parecidos o no son similares, tomar el valor cr!tico #ms bajo$. *$ 0na vez definido el valor del C78 de diseo, para cada sector de caracter!sticas omog/neas, se clasificar a qu/ categor!a de subrasante pertenece el sector o subtramo.
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*I*LIOGRAFIA GENERAL
1.
7. =. . >. ?.
AASHTO, “Guía para el Diseño de Estructuras de Pavimentos”, 1!" American #oncrete Pavement Association $acpa%, “&oletín T'cnico ( Su)*rades and Su))ases +or #oncrete Pavements”" American #oncrete Pavement Association $acpa%, “&oletín T'cnico ( Pavement e-a)ilitation Strate*. Selection”" #-an* #, /reeman T $02%" 3mplementaci4n de la Guía de Diseño 5ecanístico de Pavimentos 6#HP 1(!2A en Te7as" EE88" Administraci4n &oliviana de #arreteras $0%" 5anuales T'cnicos para el Diseño de #arreteras" &olivia" 19" 5inisterio de Transportes . #omunicaciones $0%" Especi:caciones T'cnicas Generales para #onstrucci4n de #arreteras EG 0" Per;"
9. >>">i=ipedia"or*?>i=i?Per; Asociaci4n Española de la #arretera@ >>>"aecarretera"com Asociaci4n 5eicana del As+alto@ >>>"amaac"or*"m7 #omisi4n Permanente del As+alto ( ar*entina@ >>>"cpas+alto"or* 3nstituto #-ileno del As+alto@ >>>"ic-as+alto"com 3nstituto &rasileño de Petr4leo@ >>>"i)p"or*")r 5inisterio de Transportes . #omunicaciones@ >>>"mtc"*o)"pe
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