TRABAJO ENCARGADO DE PAVIMENTOS Método de Kansas Este método, presentado originalmente en 1943 por Herbert E. Worley, utilizada la prueba triaxial para el diseño de pavimentos lexibles. !a prueba triaxial se re"omienda e#e"utarla "on muestras "il$ndri"as saturadas, de %& pulgadas de di'metro por & pulgadas de alto, o "on muestras de ()x14) "uando el material es grueso, es de"ir, "uando tiene part$"ulas mayores de 3*&). En este método, la prueba triaxial es empleada para determinar los m+dulos de deorma"i+n del material, bas'ndose en la "urva esuerzo -deorma"i+n). l /a"er la prueba, prueba, se re"omienda re"omienda 0ue la "arga "arga lateral sea apli"ada apli"ada por medio medio de gli"erina a presi+n. !a apli"a"i+n de la "arga verti"al, debe /a"erse a la velo"idad de .( pulgadas por minuto para las muestras pe0ueñas de .1 pulg.*minuto para las muestras grandes. !a prueba se "ontinua /asta 0ue se /aya obtenido una deorma"i+n de .%). Modulo de deforma!"n El modulo de deorma"i+n Es del terreno de unda"i+n es obtenido de la respe"tiva "urva esuerzo2deorma"i+n). esuerzo2deorma"i+n). !as deorma"iones deorma"iones son medidas mediante extens+metros dispuestos "onvenientemente. "onvenientemente. omo el m+dulo de deorma"i+n varia para dierentes "argas laterales, se sugiere e#e"utar la prueba triaxial apli"ando una presi+n lateral "onstante de1.4 g*"m % 5%lb*pulg %6. 7in embargo, si se desea se puede e#e"utar esta prueba ba#o dierentes presiones laterales 5se re"omienda 1 lb*pulg % y 3 lb*pulg %6. En tal "aso se tomar' el valor promedio de los m+dulos obtenidos. Intens!dad de tr#ns!to !a "arga legal m'xima en el estado de ansas as$ "omo en la mayor$a de los 0ue integran los Estados 8nidos, es de 1& libras por e#e, o sea de 9 libras por rueda . eneralmente esta "arga rueda esta repetida sobre llantas dobles. onsiderando onsiderando la repeti"i+n de "argas "omo una un"i+n de la intensidad del transito, se /an sugerido los siguientes "oei"ientes. :ntensidad de tr'nsito 5;
oei"iente de =r'nsito m) 1 (*> %*3 1*%
1( o m's 9 a 1( 3 a 9 ( a 3 Área de contacto El 'rea de "onta"to de llanta se supone "ir"ular e igual a? A
C arg a por rueda Pr esión de inf lado
Precipitación anual 8no de los a"tores 0ue se toman en "onsidera"i+n, es la mayor a menor satura"i+n del terreno de unda"i+n a "ausa de la pre"ipita"i+n anual del lugar. on este in, se /an preparado los "oei"ientes de satura"i+n 0ue se indi"an a "ontinua"i+n, "ontinua"i+n, para dierentes pre"ipita"iones anuales? @re"ipita"i+n media anual @ulgadas Ail$metros 3(24( &92114 3234.9 BB2&& %(2%9.9 >42B> %2%4.9 (12>3 1(219.9 3&2(
oei"iente de 7atura"i+n )n) 1. .9 .& .B .>
Cálculo del espesor de un pavimento. 8na vez determina los valores de Es, as$ "omo los "oei"ientes de m y n el "al"ulo del espesor de un pavimento podr' /a"erse por medio de la ormula 5 : 6. !a expresi+n 0ue rela"iona la "arga por rueda, el 'rea de "onta"to de llanta, los m+dulos de deorma"i+n del terreno de unda"i+n, sub.2base y "apas de rodamiento y los "oei"ientes m y n, "on el espesor del pavimento, es la siguiente? T
2 E 3 Pmn 2 a 3 S E P 2 E S S
Conde? = D Espesor total del pavimento. @ D arga por rueda. m D oei"iente de tr'nsito. n D oei"iente de satura"i+n. 7 D Celexi+n m'xima permisible permisible 5generalmente se toma .1)6. Es D A+dulo de deorma"i+n del terreno de unda"i+n o sub.2base. Ep D Aodulo de deorma"i+n de la "apa de rodamiento. a D adio del 'rea de "onta"to, supuesta "ir"ular. "ir"ular. El valor de E podr' determinarse dire"tamente de la "urva esuerzo-deorma"i+n), e#e"utando pruebas triaxiales "on muestras de las mez"las bituminosas a emplearseF pero, generalmente, generalmente, se toma para E el valor de 1 ( g*"m% 51( lb*pulg %6. @ara los "'l"ulos de espesores de la base se re"omienda emplear la siguiente ormula? t b
7iendo?
T
t p
3
E p E b
tb D Espesor de la base tp D espesor de la "apa de rodamiento. Ep D Aodulo de deorma"i+n de la "apa de rodamiento Eb D Aodulo de deorma"i+n de la base E$em%lo& 7e "onstruye una "arretera en un lugar donde la pre"ipita"i+n anual es de >( mm, para un tr'nsito de 1 ve/$"ulos y una "arga por rueda de 4 Gilogramos. !os m+dulos de deorma"i+n son los siguientes? a) Cel material del terreno de unda"i+n1%Gg*"m % Cel material de la base base...4Gg*"m ...4Gg*"m% b) c) Cel material de la "apa de rodamiento.1(g rodamiento.1(g*"m *"m % !a deorma"i+n permisible permisible se supone de .1, y el 'rea "argada de B1"m%.!os "oei"ientes de tr'nsito y satura"i+n ser'n? m D (*>
n D .&
3@mn D 3 x 4 x (*> x .& D & %Es7 D % x 3.14 x1% x .%(4 D 19 a D 1( "m Es*Ep D 1%*1( D .114 !uego?
8000 2 T 225 3 0.114 19.2cm 7.5" 190 7i "olo"amos la mez"la bituminosa dire"tamente en"ima de la subrasante, ne"esitar$amos una "apa de rodamiento de 19 "ent$metros de espesor. @ero, "omo generalmente, generalmente, los espesores de las "apas de rodamiento, para este tipo t ipo de "arretera, var$an de % a 3 pulgadas, veamos 0ué espesor de base granular ne"esitar$amos si "olo"amos, por e#emplo, una "apa de rodamiento tp de %.() 5>.4 "m6 de espesor? El espesor tb de la base ser$a? t b
3
E p E b
T
3
t p
3
1050 400
E p E b
1.35
Luego: tb = (19,2" !,4) 1,35 = 17,3 c #$ e%&e%or tota$ cobina'o %era: 17,3 !,4 = 23,7 c #n e$ gr*fico 'e $a figura +-2! %e in'icar aria% cura% &ara 'eterinar e$ e%&e%or / &aiento, con%i'eran'o una 'ef$ein *ia *ia = 0, 1 &ara una ona $$uio%a (n =1,0). Para 'iferente% a$ore% 'e n , &ue'en traar%e cura% %eeante% a $a% in'ica'a% en e%ta figura.
METODO CBR Iue propuesto en 19%9 por los :ngenieros =. E. 7taton y J. K. @orter, del departamento de "arreteras "arreteras del estado estado de aliornia. aliornia. Cesde Cesde esa e"/a, tanto en Europa Europa "omo en méri"a, el método L 5aliornia Learing atio D rela"i+n de soporte aliornia6 aliornia6 se /a generalizado y es, /oy en C$a, uno de los mas empleados para el "al"ulo de los pavi pavime ment ntos os lex lexib ible les.7 s.7e e esta establ ble" e"e e en el una una rela rela"i "i+n +n entr entre e la resi resist sten en"i "ia a a la penetra"i+n del suelo, y su "apa"idad de soporte "omo base de sustenta"i+n para pavimentos lexibles. 7i bien este método es emp$ri"o, se basa en un sin numero de traba#os de investiga"i+n llevados a "abo tanto en los laboratorios de ensayo de materiales, "omo en el terreno, lo 0ue permite "onsiderarlo "omo uno de los me#ores pro"edimientos pr'"ti"os sugeridos /asta /oy. Este método 0ue /a sido adoptado por el "uerpo de los :ngenieros del e#ér"ito Estadounidense, as$ "omo para otros organismos té"ni"os y viales, /a experimentado varias varias modi modii"a i"a"io "ione nes, s, pero pero en la a"tual a"tualid idad ad se sigue, sigue, en l$neas l$neas gener general ales, es, el pro"edimiento pro"edimiento sugerido por el 8. 7. WaterMys Experiment 7tation, Ni"Gsburg, Aisisip$. Cado 0ue el "omportamiento de los suelos varia de a"uerdo "on su grado de altera"i+n), "on su granulometr$a y sus "ara"ter$sti"as $si"as, él método a seguir para determinar el L, ser' dierente en "ada "aso. s$ tendremos? tendremos? : .2 determina"i+n del L de suelos perturbados y remoldeados. : .2 gravas y arenas. :L .2 suelos no "o/esivos, po"o pl'sti"os y po"o o nada expansivos. : .2suelos "o/esivos y expansivos. :: .2 determina"i+n del L de suelos inalterados. ::: .2 determina"i+n del L in situ. El pro"edimiento : es le m's "om
DETERMINACI(N REMO)DEADOS
DE)
CBR
DE
S*E)OS
PERT*RBADOS
+
,- E.u!%o& El e0uipo 0ue se utiliza para determinar el L de muestras perturbadas y remol"adas es, en l$neas generales, generales, el 0ue indi"amos a "ontinua"i+n? @ara la "ompa"ta"i+n de las muestras se emplea el siguiente e0uipo?
Figura !"#.!E$uipo empleado para los ensa%os de compactación e &inc&amiento
a- Molde& el molde "il$ndri"o 0ue se utiliza es de a"ero y tiene un di'metro interior de 1("m 5>)6 y una altura de 1B.( a %"m 5B a &)6. 7e le a"opla un "ollar$n de ("m 5%)6 de alto y una base perorada. El ensamble de estas piezas met'li"a se indi"a en la Iig. ::2%&. /- D!so D!so es%a es%a!ad !ador or00 es de a"ero y tiene (21(*1>) de di'metro y %.() de altura. - P!s"n generalm generalmente, ente, se emplea emplea el martillo martillo de 1 libras "on una altura altura de "a$da de 1&), 0ue se indi"a en el método 7HJ =21&, o el pis+n indi"ado en la igura ::2%9. d- Plat Plato o 1 2#st 2#sta3 a3o o el v'stago "uya altura puede graduarse se /alla i#ado en un dis"o met'li"o, "omo se indi"a en la igura ::2%&.& ::2%&. & e- Tr4% Tr4%od odee 1 e5t e5ten ens" s"met metro ro&& para medir la expansi+n del material se emplea un extens+metro, "on aproxima"i+n de .1) montado sobre un tr$pode, en la orma indi"ada en la igura ::2%& y otogra$a ::2OON:::. f- Pesas& "omo sobre"arga, se emplea una pesa anular y varias pesas "ortadas en la orma indi"ada en la igura ::2%&, las "uales son de plomo y "ada una de ellas pesa ( libras. En la otogra$a ::2OON:: indi"arnos indi"arnos el e0uipo empleado para estos ensayos. @ara la prueba de penetra"i+n se re0uiere el siguiente e0uipo? 3- P!st"n& un pist+n pist+n "il$ndri"o "il$ndri"o de a"ero, a"ero, de 3 pulgada pulgadass "uadradas "uadradas de se""i+n se""i+n "ir"ular "ir"ular,, y de longitud longitud sui"ien sui"iente te para poder poder pasar a través de las pesas y penetrar el suelo /asta P). en las iguras ::2%& y ::2%9, =al "omo en la otogra$a ::2OO:O, se indi"a el pist+n y su posi"i+n en la prensa /idr'uli"a. 6- A%ara A%arato to %ara %ara a%l!a a%l!arr la ar3a& ar3a& puede emple emplearse arse una una prensa prensa /idr'uli /idr'uli"a "a o "ual0uier aparato espe"ialmente diseñado, 0ue permita apli"ar la "arga a una velo"idad de .( pulgadas por minuto. eneralmente, los aparatos 0ue se abri"an para ese tipo de ensayos llevan anillos "alibrados. !- E.u!%o m!5to& adem's adem's del indi"ado indi"ado anterior anteriormen mente, te, deber' deber' disponer disponer del e0uipo mis"el'neo ne"esario, tal "omo balanzas, /ornos, tami"es graduados, papel iltro, tan0ues para inmersi+n de muestras, "ron+metros, extens+metros, et". 7- Pre%ara!"n del Mater!al& a6 7i se /all /alla a /
Q ". b6 8na 8na vez vez se"a se"ado do as$ as$ el mate materi rial al,, ser' ser' mene meneste sterr desm desmen enuz uzar ar los los terr terron ones es existentes, teniendo "uidado de no romper las part$"ulas individuales de la muestra. "6 !as muestras muestras 0ue 0ue se vayan a "ompa"ta "ompa"tarr, /abr'n de tamiza tamizarse rse en los "edazos "edazos de 3*4) y ;Q 4. la ra""i+n retenida en el tamiz de 3*4), se des"artara y reempl reemplaza azara, ra, en igual igual propor propor"i+ "i+n, n, por el mater materia iall "ompr "omprend endido ido entre entre los los tami"es R) ;Q 4. luego, se mez"lan bien las dos ra""iones del material tamizado. d6 7e determin determinara ara el "ontenid "ontenido o de /umadas /umadas de las muestras muestras as$ as$ preparada preparadas. s. Cant!dad de mater!al& @ara "ada determina"i+n de densidad, o sea, para determinar un po"o de la "urva de "ompa"ta"i+n se ne"esita unos ( g. de material. Ce modo 0ue para para "urva "urva de "ompa"t "ompa"ta"i a"i+n +n,, deber' deber' dispon disponer er de unos unos 3Gg de material, suponiendo 0ue se determinen ( + > puntos. simismo, /a de tenerse presente 0ue "ada muestra se debe utilizar una sola vez, es de"ir, 0ue no podr' usarse material 0ue /aya sido previamente "ompa"tado.
8- Determ!na!"n de la dens!dad 1 6umedad El problema prin"ipal "onsiste en preparar en el laboratorio una muestra 0ue tanga, pr'"ti"amente, la misma densidad y /umedad 0ue se proye"ta al"anzar en el sitio donde se "onstruir' el pavimento. 7abemos 0ue para determinar la densidad de un suelo perturbado se pueden emplear métodos est'ti"os y din'mi"os. nteriormente, para la determina"i+n del L, se re"omendaba "ompa"tar un suelo mediante la apli"a"i+n de una presi+n est'ti"a de %.libras*pulgada "uadrada, pero /oy en d$a existe la tenden"ia de emplear los méto método doss din' din'mi mi"o "oss en luga lugarr de los los est' est'titi"o "os, s, pues pues,, se /a obse observ rvad ado o por por investiga"iones investiga"iones realizadas en los ) de di'metro. b6 !a muestra muestra 0ue /a sido sido debidamen debidamente te preparad preparada, a, "omo indi"am indi"amos os el l "apitulo "apitulo %, se /umede"e añadiendo la "antidad de agua 0ue /a sido previamente dete determ rmin inad adoF oF se mez" mez"la la bien bien el mate materi rial al,, a in in de obte obtene nerr una una mues muestr tra a uniormemente / ve"es sobre "ada "apa. Esta "ompa"ta"i+n se /a"e siguiendo un método an'logo indi"ado el 7HJ est'ndar =21&C. !a bri0ueta "ompa"tada deber' tener un espesor aproximado de (). d6 8na vez "ompa" "ompa"tado tado la muestra muestra,, se 0uitara 0uitara el "ollar$n "ollar$n met'li"o met'li"oFF se enrasara enrasara la parte superior de a0uella, "on los bordes del molde "il$ndri"o, "orrigiendo "ual0uier irregularidad superi"ialF se volteara el molde y se 0uitara la base met'li"a perorada y dis"o espa"iador. e6 7e pesara pesara el molde molde "on la muestra muestra y determin determinara ara la densida densidad d y la /umedad /umedad de a0uella.
Figura !"'.!Pisón para los ensa%os de compactación
Fotogra()a !**+.!E$uipo empleado para las prue,as de compactación e &inc&amiento . -Molde/ "Collar)n/0Tr)pode "Collar)n/0Tr)pode % e1tensómetro/2vástago/3Disco espaciador45Pesas
9- Determ!na!"n de la e5%ans!"n del mater!al a6 una vez determ determinad inada a la densidad densidad y /umedad /umedad de la muestra muestra,, "omo se indi"a indi"a en el "apitulo 3, se "olo"ara un papel iltro grueso de >) de di'metro sobre la superi"ie enrasadaF se montar en"ima de este superi"ie el plato met'li"o perorado. T se volteara el molde. b6 7obre 7obre la superi" superi"ie ie libre libre de la muestr muestra a se "olo"a "olo"ara ra un papel papel iltro iltro de >) de di'metro y se montara el plato "on le v'stago graduable, en la orma indi"ad el la igura ::23U. !uego, sobre el plato se "olo"aran varias pesas de plomo. !as sobre "arga 0ue se apli0ue mediante pasa de plomo, debe ser pr'"ti"amente igual a la "orrespondiente "orrespondiente al pavimento 5sub. base, base y "apa de rodamiento6 a "ons "onstr trui uirs rse. e. !a sobr sobre e "arg "arga a m$ni m$nima ma a empl emplea ears rse e ser' ser' de 1 libr libras as,, e0uivalente ala de un pavimento de "on"reto de () de espesor. "6 8na vez "olo"a "olo"ado do el v'stago v'stago y las pesas pesas en orma indi" indi"ada ada en 4b, se "olo"ar "olo"ara a "uidadosamente el molde dentro de un tan0ue o dep+sito lleno de agua. @ara permitir el libre a""eso de agua por deba#o de la muestra, se re"omienda "olo"ar el molde sobre sobre blo0ues met'li"os met'li"os y no dire"tamente dire"tamente sobre la superi"ie del tan0ue o del dep+sito. s$ s$ mismo, para 0ue la muestra se sature '"ilmente por la parte superior, se re"omienda verter agua dentro del molde /asta el nivel superior de las bases. !os niveles de agua dentro y uera del molde deben ser iguales. d6 olo" olo"ado ado el molde molde dentro dentro del tan0ue tan0ue "on agua, agua, se monta monta el tr$pode tr$pode "on un extens+mentro, en la orma representadado en la igura ::23U y otogra$a ::2 OON:::, y se toma y registra la le"tura ini"ial.). ini"ial.). e6 ada %4 /oras, /oras, y por por un periodo periodo de 9> /oras /oras 54 d$as6, d$as6, se toman toman y regis registran tran las las le"turas del extens+mentro. extens+mentro. 6 l "abo "abo de 9> /ora /oras, s, o antes antes si el mate materi rial al es aren arenos oso, o, se toma toma y anot anota a la le"tur le"tura a inal inal,, para para "al"ul "al"ular ar el /in"/ /in"/am amien iento) to) o expan expansi+ si+n n del mater material ial.. la expansi+n progresiva progresiva diaria, as$ "omo la expansi+n total registrada al "abo de 4 d$as, es reerida en por "iento ala altura ini"ial 0ue tenia la muestra antes de ser sumergida en agua. !os adobes, suelos org'ni"os y algunos suelos "o/esivos tienen expansiones muy grandes, generalmente generalmente mayores de 1S. !as espe"ii"a"iones estable"en, generalmente, 0ue los materiales de préstamo para sub. Lase deben tener expansiones menores del %S al "abo de 4 d$as asimismo, se re"omienda re"omienda 0ue los materiales para las bases tengan expansiones menores del 1S.
Figura !06.!Ensa%os para determinar el &inc&amiento % la resistencia a la penetración 7M8todo CBR9
omo omo simpl simple e dato dato inor inormat mativo ivo podem podemos os indi" indi"ar ar 0ue /emos /emos podido podido observ observar ar la siguiente rela"i+n entre los /in"/amientos y valores de L. a6 !os suelos suelos 0ue tienen tienen /in"/am /in"/amien iento to de 3S o m's, generalme generalmente nte tienen tienen L menores de 9S. b6 !os suelos 0ue tienen /in"/amiento de %S "omo m'ximo, tienen aproximadamente L iguales o mayores el 1(S. "6 !os suelos suelos 0ue tienen tienen /in"/amie /in"/amientos ntos menores menores de 1S, tienen, tienen, generalm generalmente, ente, L mayores de 3S. Drena$e& Cespués de saturada la muestra durante 4 d$as, se sa"a el "ilindro, y "uidadosamente "uidadosamente se drena, durante 1( minutos, el agua libre 0ue 0ueda. omo para drenar bien el agua /ay 0ue voltear el "ilindro, su#étese bien el dis"o y las pesas met'li"as al /a"er la opera"i+n, luego, remuévase el dis"o, las pesas y el papel iltro y pésese la muestra. :- Determ!na!"n de la res!sten!a ala %enetra!"n& a6 si no es ne"esari ne"esario o sumergir sumergir la muestra muestra en agua, agua, se "olo"ara "olo"ara sobre ella ella la pesa anular y se montar'n las pesas de plomo, de tal modo 0ue se obtenga una sobre"arga seme#ante a la del pavimento a "onstruirse. 8na vez preparada as$ la muestra, se pro"eder' "omo se indi"a en los p'rraos siguientes ", d, e, y g. b6 7i la muest muestra ra /a sido sido sume sumerg rgid ida a en agua agua para para medi medirr la expan expansi si+n +n,, "omo "omo indi"amos en el "apitulo 4, y después 0ue /aya sido drenada, se "olo"ara la pesa anular y en"ima las pesas de plomo 0ue tenia la muestra "uando estaba sumergida en aguaF o sea 0ue la sobre"arga para la prueba de penetra"i+n deber' ser pr'"ti"amente igual ala sobre"arga "olo"ado durante el ensayo de /in"/amiento. "6 El molde molde "on la mues muestra tra y la sobre"a sobre"arga, rga, se "olo" "olo"an an deba#o deba#o de la prens prensa a y se asienta el pist+n sobre la primera, apli"ando una "arga de 1libras 54.( Gg6, "omo se indi"a en la igura ::23b y otogra$a ::2OO:O.
d6 8na vez asenta asentado)e do)ell pist+n, pist+n, se "olo"a "olo"a en "ero el extens+m extens+metro etro 0ue mide mide la deorma"i+n. 7i para la apli"a"i+n de la "arga se emplea un aparato "on anillo "alibrado, el extens+metro del anillo deber' también "olo"arse en "ero. e6 7e /in"a /in"a el pist+n manten manteniend iendo o la velo"idad velo"idad de .( .( pulgadas pulgadas por minuto minuto,, y se lee las "argas totales ne"esarias para /in"ar el pist+n en in"rementos de .%(), /asta al"anzar P pulgada. 6 Hin"ado Hin"ado el pist+n pist+n /asta /asta .( pulga pulgadas das 51.%B"m 51.%B"m6, 6, se suelta suelta la "arga "arga lentame lentamenteF nteF se retira el molde de la prensa, y se 0uita las pesas y la base met'li"a perorada. g6 Iinalmen Iinalmente, te, se determina determinada da el "ontenid "ontenido o de la /umedad /umedad de la muestra. muestra.
@ara el "ontrol de "ampo, bastara determinar el "ontenido de /umedad de la parte superior de la muestra, pero en las pruebas de laboratorio se re"omienda tomar el valor promedio de los dierentes "ontenidos de /umedad obtenidos en los extremos y parte media de la muestra. Calulo del CBR !as)le"turas) tomadas, tanto de las penetra"iones "omo de las "argas 5redu"idas a "argas unitarias6, se presentan gr'i"amente, en un sistema de "oordenadas, en la orma indi"ad en la igura ::231. 7i la "urva esuerzo penetra"i+n 0ue se obtiene es seme#ante a la del ensayo ;Q 1 de la igura ::231, los valores anotados ser'n los 0ue se tomen en "uenta para el "al"ulo del L. En "ambio, si las "urvas son seme#antes a las "orrespondientes a los ensayos nos. % y 3, deber'n ser "orregidas) trazando tangentes tangentes en la orma 0ue se indi"a en la igura :: -31. !os puntos y L, donde di"/as tangentes "ortan al e#e de ab"isas, ser'n los nuevos) "eros de la "urvas. !as "argas unitarias y penetra"iones se determinaran a partir de estos "eros, as$ por e#emplo, si analizamos la "urva del ensayo ;Q3, en la igura ::231, tendremos 0ue el esuerzo "orrespondiente ala penetra"i+n a la penetra"i+n "orregida) de .1) ser' de 3 libras por pulgada "uadrada, en lugar de 1% libras por pulgada "uadrada, 0ue es la "orrespondiente a la le"tura ini"ial, sin "orregir), de .1). @ara determinar el L se toma, "omo material de "ompara"i+n, la piedra triturada.
!as resisten"ias a la penetra"i+n 0ue presenta esta a la /in"a del pist+n, son las siguientes? @ara @ara @ara @ara @ara
.1) .%) .3) .4) .()
de penetra"i+n de penetra"i+n de penetra"i+n de penetra"i+n de penetra"i+n
1. lb*pulg.% 1.( lb*pulg.% 1.9 lb*pulg.% %.3 lb*pulg.% %.> lb*pulg.%
5B Gg*"m%6 51( Gg*"m%6 5133 Gg*"m%6 51>1 Gg*"m%6 51&% Gg*"m%6
omo di#imos anteriormente, la piedra triturada se toma base de "ompara"i+n. @or lo tanto, tendr$amos 0ue la resisten"ia a la penetra"i+n de la ro"a triturada es 1S 5L D 1S6 un L de %S + 3S, indi"ar' 0ue el material tiene una "apa"idad soporte muy ba#a. El L de un suelo es la "arga unitaria "orrespondiente a .1) + .%) de penetra"i+n, expresada en por "iento de su respe"tivo valor est'ndar). 7i los L para .1) y .%) son seme#antes, se re"omienda usar en los "'l"ulos el L "orrespondiente "orrespondient e a .%). 7i el L "orrespondiente a .%) es muy superior al L "orrespondiente a .1), deber' repetirse en ensayo. En la ig. ::23% se indi"a algunos L para dierentes "lases de suelos, as$ "omo su valora"i+n)"omo valora"i+n)"omo subrasantes, sub2bases y bases.
Hemos dado a "ono"er los pro"edimientos generales 0ue se sigue para determinar la densidad, medir el /in"/amiento, determinar la resisten"ia a la penetra"i+n de los dierentes tipos de suelos y "'l"ulos de L. "ontinua"i+n "ontinua"i+n indi"amos el pro"edimiento pro"edimiento parti"ular a seguir "uando se trata de suelos granulares, po"o pl'sti"os, et".
IA S*E)OS GRAVOSOS + ARENOSOS& ARENOSOS & Estos suelos en la "lasii"a"i+n unii"ada, "orresponden a los siguientes grupos de gravas y arenas? W.2 W.2 grav gravas as bien bien grad gradua uada dass y mez" mez"la lass de grava grava y aren arena a "on "on po"o po"o o nada nada de material ino. @.2 @.2 grav gravas as mal grad gradua uada dass y mez" mez"la lass de grav gravas as y aren arena, a, "on po"o po"o o nada nada de material ino. 7W.2 7W.2 arenas arenas bien bien graduada graduadass arenas arenas gravosa gravosass "on po"o po"o o nada nada de materia materiall ino. ino. [email protected] [email protected] arenas arenas mal mal graduad graduadas as y arena arenass gravosa gravosass "on po"o o nada nada de material material ino Estos suelos gravosos y arenosos, sin "o/esi+n, generalmente generalmente tiene $ndi"es pl'sti"os ineriores a %, y puede ser "ompa"tada r'pidamente en el "ampo. En general, su "apa"idad de soporte no se altera apre"iablemente apre"iablemente "on los "ambios de /umedad, de a/$ 0ue su L se puede determinar dire"tamente después de "ompa"tarlos, sin sumergirlos previamente en agua. El L 0ue se adopte para los "'l"ulos de diseño de pavimentos pavimentos lexibles, puede ser ser el "orrespondiente "orrespondiente a su densidad m'xima, o, si se sigue un "riterio m's "onservador, el menor de los L obtenidos. El L de estos suelos granulares es, generalmente, generalmente, mayor de %S.
IB' IB' S*E) *E)OS NO CO;E CO;ES SIVOS IVOS<< POCO OCO P)=S )=STICO TICOS S + POCO POCO O NADA NADA E>PANSIVOS' Estos suelos son los m's "omunes y pertene"en a los siguientes grupos, dentro de la "lasii"a"i+n unii"ada. A A.2
gravas limosas y mez"las limo2areno2gravosas.
.2 7A.2 7.2 !.2 A!.2 A!.2 J!.2
gravas ar ar"illosas y me mez"las lilimo2areno2gravosas. arenas limosas y mez"las limo2arenosas. arenas ar"illosas y ar"illas arenosas. ar"illas org'ni"as de ba#a a mediana plasti"idadF ar"illas limosas, arenosas y gravosas. limos mos ino inorg rg' 'ni"o ni"oss y arena renass mu muy iinasF arena renass in ina as lim limo osas sas o ar"i r"illas, as, o limos ar"illosos de ba#a plasti"idad y. limos y ar"illas lilimosas in inorg'ni"as, de de ba#a pl plasti"idad.
@ara @ara dete determ rmin inar ar el L L de esto estoss suel suelos os se re"o re"omi mien enda da segu seguir ir uno uno de los los pro"edimientos pro"edimientos siguientes? El primero se apli"a a "ondi"iones "lim'ti"as normales y a a0uellos suelos "uya "apa"ida "apa"idad d de soporte soporte no varia varia apre"iabl apre"iablemen emente te "uando "uando se altera altera ligeram ligeramente ente su "ontenido de /umedad, o sea 0ue no re0uieren un "ontrol muy estri"to "uando son "ompa"tados en el "ampo. El segundo es un pro"edimiento m's elaborado y s apli"a a "ondi"iones "lim'ti"as desavorables y a0uellos suelos 0ue son muy sensibles) a pe0ueños "ambios de /umedad, lo 0ue /a"e 0ue se re0uiera un mayor "ontrol de ella en el "ampo.
Procedimiento El pro"edimiento 0ue se sigue es la siguiente? a6 7e determina determina la "urva "urva de "ompa"ta"i "ompa"ta"i+n +n seg golpes de pis+n6. !a segunda, "on %( golpes de pis+n y la ter"era "on 1% golpes de pis+n. 5vimos ya 0ue pis+n es de 1lb., y la altura de "a$da 1&)6. "6 ada una una de estas estas tres muestra muestras, s, se sumerge sumerge en agua, agua, a in de de determina determinarr su "orrespondiente "orrespondiente por"enta#e de /in"/amiento. /in"/amiento.
d6 l "abo de de 9> /oras /oras 54 d$as6, d$as6, se sa"a "ada "ada muestra muestra del dep+si dep+sito to "on agua, agua, se la drena, y se determina su "orrespondiente "orrespondiente L. e6 !os valores valores obtenidos, obtenidos, se los los presenta presenta en orma orma indi"ada indi"ada en la igura ::233. El L de diseño, ser' a0uella "orrespondiente "orrespondiente a la densidad 0ue se espe"ii0ue. espe"ii0ue. s$, por e#emplo, para el 9(S de la densidad m'xima, segS.
Procedimiento " Es seme#ante a la anterior, pero m's elaborada, pues se re"omienda determinar no una sola "urva de "ompa"ta"i+nF "orrespondiendo "ada una de ellas a (>, a %( y a 1% golpes. En s$ntesis, el método a seguir es la siguiente? a6 7e determin determina a las tres "urvas "urvas de "ompa" "ompa"ta"i ta"i+n +n "orrespon "orrespondie diente nte a (>, %( y 1% golpes, respe"tivamente, "ompa"tando las muestras en orma seme#ante ala indi"ada en la igura ::234 7i los ensayos de "ompa"ta"i+n /an sido realizados en orma apropiada, la repres represent enta"i a"i+n +n grai" grai"a, a, sobre sobre un papel papel semilo semiloga garit ritmi" mi"o, o, del del esue esuerzo rzo de "ompa"ta"i+n por unidad de volumen, versus la densidad m'xima, deber' ser una l$nea re"ta "omo en la igura ::234L. b6 !as muestra muestrass se sumerge sumergen n en aguas aguas durante durante 4 d$as d$as y se determina determina,, para "ada "ada una de ellas, su por"enta#e de /in"/amiento, /in"/amiento, "omo se indi"a en la se""i+n 4, y, luego, se las drena. "6 7e determi determina na el L de "ada una de las muestr muestras as prepara preparadas das a dieren dierentes tes densidades y "ontenidos de /umedad. d6 !as "urva "urvass "orresp "orrespon ondie diente ntess a los "onten "ontenid idos os de /umedad /umedad,, densid densidade adess y valores L, se representan en la orma indi"ada en la igura ::23(. e6 En la igura igura ::23( , se determina determina la zona densidad2 densidad2 /umedad), /umedad), de a"uerdo "on "on la "lase de obra a realizarse y a las normas a seguirse. 6 El L L de dise diseño ño se sele sele"" ""io iona nar' r' de las las "urv "urvas as L2 L2de dens nsid idad ad y L2 L2 /umedad, representadas representadas en las iguras ::23( L y ::23( , respe"tivamente. ene enera ralm lmen ente te la dens densid idad ad 0ue 0ue se sele sele"" ""io iona na para para dete determ rmin inar ar el L, L, es la "orrespondiente al 9(S de la m'xima obtenida seg
espe"i espe"ii" i"ars arse e otro otro "onten "ontenid ido o de /umed /umedad, ad, de a"uerd a"uerdo o a experi experien" en"ia iass previa previass obtenidas en el "ampo. !a ami amililia a de "urv "urvas as repr repres esen enta tada da en la igu igura ra ::23 ::23(, (, nos nos perm permitite e "ono "ono"e "err las las varia"iones varia"iones de los valores L para dierentes "ontenidos "ontenidos de /umedad y estable"er, estable"er, "on me#or "riterio, el L de diseño.
E:emplo "onsideramos E:emplo "onsideramos 0ue la amilia de "urvas de la igura ::23( "orresponde a un suelo ar"illo2 limoso pl'sti"o, y supongamos 0ue en el "ampo sea posible al"anzar densidades "omprendidas entre el 9(S y el 1S de la m'xima obtenida en el laboratorio segS, el L es apenas de 1.(S. 7e observa, por lo tanto, 0ue en este suelo, la /umedad tiene mar"ada inluen"ia sobre su "apa"idad de soporte.
nalizamos nalizamos los valores del L, L, anteriormente indi"ados, indi"ados, y "onsiderando "onsiderando el 9(S de la la densidad m'xima, el L del diseño podr$a ser uno de los siguientes valores. a6 El "orrespo "orrespondie ndiente nte a la /umeda /umedad d +ptima, +ptima, o sea, L D 1.4S, 1.4S, o b6 El "orrespo "orrespondi ndiente ente a al mayor mayor /umedad /umedad permisi permisible ble 5M D 13.(S6, 13.(S6, o sea L L D 9.4S C ;E;+O;/ P=Á;TCO; ? E*P@A;+O;. E*P@A;+O;. Estos suelos pertenecen/ en la clasi(icación uni(icada/ a los siguientes grupos A!.2
limos limos org'ni"o org'ni"osF sF suelos suelos limoso limososs y arenas arenas de de granulom granulometr$a etr$a ina, mi"'"eas mi"'"eas y diatom'"easF diatom'"easF y limos el'sti"osF H.2 H.2 ar"il ar"illas las inorg inorg'n 'ni"a i"ass muy muy pl's pl'sti" ti"as as y JH.2 ar"illas ar"illas org'ni"a org'ni"ass de plasti"i plasti"idad dad media media a elevada elevada..
El método 0ue se sigue para determinar el L de estos suelos es seme#ante al pro"edimiento pro"edimiento % anteriormente indi"ado, indi"ado, pero deber' deber' sele""ionarse sele""ionarse "uidadosamente "uidadosamente las /umedades y las densidades, pues en estos suelos expansivos no siempre la /umedad +ptima y la densidad m'xima son las m's ade"uadas. Au"/as ve"es, el /in" /in"/a /ami mien ento to de ello elloss es meno menorr "uan "uando do se las las "omp "ompa" a"ta ta a dens densid idad ades es y "on "on /ume /umeda dade dess dist distin inta tass a la m'xi m'xima ma y +pti +ptima ma resp respe" e"titiva vame ment nte e obte obteni nida dass en el laboratorio. @or lo tanto, el L 0ue se sele""ione para el diseño de un pavimento lexible a "onstr "onstrui uirse rse sobre sobre un suelo suelo expans expansiv ivo, o, ser' ser' el "orres "orrespon pondi dient ente e a la /umeda /umedad d y densidad ba#a las "uales el suelo presenta menor /in"/amiento.
@ara @ara a"i a"ililita tarr la sele sele"" ""i+ i+n n del del L L de dise diseño ño,, es re"o re"ome mend ndab able le repr repres esen enta tar r gr'i"amente los por"enta#es de /in"/amiento versus los "ontenidos de /umedad en los diere dierente ntess de estad estado o de "ompa "ompa"ta "ta"i+ "i+n. n. !a "ompa "ompara" ra"i+ i+n n de las las "urvas "urvas 0ue 0ue rela rela"i "ion onan an los los /in" /in"/a /ami mien ento tos, s, L L y dens densid idad ades es,, "on "on las las /ume /umeda dade dess de "ompa"ta"i+n, permitir' estable"er los l$mites de /umedad y densidad apropiados, a"ilitando as$ la sele""i+n del L de diseño. . DETERMA@CA DE= CBR DE ;
Dete eterm!na a!!"n de de la la 6u 6umed medad 1 de dens!dad&
!a dens densid idad ad y la /ume /umeda dad d debe deber' r'n n ser ser dete determ rmin inad adas as in in situ situ). ). @ara @ara ello ello,, es "onveniente sele""ionar un lugar muy pr+ximo al de donde se obtuvo la muestra.
8-
Determ!na!"n del CBR&
7i la muestra sin perturbar /a sido obtenida mediante un molde seme#ante al de la igura ::2%&, se 0uita la "ubierta de paraina de una "ara, se enrasa la superi"ie, se "olo"a un papel iltro grueso y se monta la base perorada. !uego, se invierte el molde, se enrasa la superi"ie de la otra "ara, se "olo"a el "ollar$n y se determina el /in"/amiento del material en la orma indi"ada en la se""i+n 4. 7i la muestra inalterada /a sido obtenida mediante el empleo de un "ilindro a#ustable "on abrazaderas, se pro"eder' en orma seme#ante a la anterior. 7i no /ubiera un "ollar$n 0ue se pudiera adaptar al "ilindro, se puede sa"ar la muestra 5a presi+n soltando las abrazaderas6, /asta 0ue 0uede un espa"io de unos 3"m. 8na vez ee"tuada esta opera"i+n 5seme#ante a la 0ue se /a"e para sa"ar las bri0uetas "ompa"tadas en la prueba de "ompa"ta"i+n6, se enrasa la superi"ie, se "olo"a un papel iltro y se monta la bese met'li"a perorada, luego, se voltea el "ilindro y se determina el /in"/amiento del material introdu"iendo el molde "on la muestra en la orma dis"reta.
omo las muestras gravosas o arenosas tienen pr'"ti"amente los mismos L ba#o distintas "ondi"iones de /umedad, y no experimenta apre"iables apre"iables "ambios de volumen, no se las satura en agua. @ara determinar el L de estos suelos granulares, bastar' 0uitar la tapa de la "a#a, remover la paraina solidii"ada y /a"er dire"tamente la prueba de penetra"i+n. !os ensayos de /in"/amiento y penetra"i+n para las muestras inalteradas. El L de éstas se determina en el siguiente "aso? uando se proye"ta "onstruir un pavimente en"ima del terreno de unda"i+n existente, sin ee"tuar traba#os propios de "ompa"ta"i+n. uando se desea "orrela"ionar "orrela"ionar las pruebas de penetra"i+n penetra"i+n realizadas realizadas in situ), "on la /umedad de diseño. En este "aso deber' determinarse tanto el L "orrespondiente a la /umedad natural, o sea, la existente in situ), "omo el L "orrespondiente a la /umedad 0ue se /a
sele""ionado sele""ionado para el diseño. mbas determina"iones determina"iones se /ar'n después de saturar las muestras en agua durante 4 d$as. !as dieren"ias obtenidas entre éstas determina"iones y el L obtenida in situ), permitir' /a"er las "orrela"iones apropiadas a los resultados logrados dire"tamente en el terreno. III' DETERMA@CA DE= CBR A ;T<. ,- E.u!%o @ara medir las "argas y las penetra"iones, se empleara el e0uipo indi"ado en la otogra$a ::2OOO. dem's, deber' disponerse del e0uipo ne"esario para determina /umedad y densidades. on el ob#eto de ore"er resisten"ia al gato /idr'uli"o 0ue se emplea para la apli"a"i+n apli"a"i+n de las "argas, generalmente se utiliza un ve/$"ulo 5"ami+n tan0ue, remol0ue, et".6, en la orma indi"ada en la otogra$a ::2OOO:. 7-
Dete eterm!na a!!"n de la la de dens!dad 1 6umedad&
!a determina"i+n de la densidad y /umedad se /ar' en un sitio muy pr+ximo al sele""ionado para /a"er el ensayo. 8-
Determ!na!"n del CBR&
ntes de empezar el ensayo, deber' limpiarse el sitio, 0uitarse toda las piedras mayores de R de pulgada y nivelarse bien la superi"ie. El ensayo se ee"tuar' apli"ando las "argas mediante el gato /idr'uli"o y registrando las penetra"iones) del pis+n, en orma an'loga a la indi"ada en la se""i+n (. El L in situ), se determina a varias proundidades. eneralmente, se ee"t
EA;@?O CBR P@R@ ;% ,3 1,1> ,4 1%,B ,(
arga unitaria patr+n Apa g*"m% psi >,9 B, 1 1,3 1(, 1( 13,1 133, 19 1(,& 1>%, %3 1B,9 1&3, %>
=abla N.1( N.1( Nalores de arga 8nitaria El n9&2B + C1((B2B 5para el molde de 1(.( "m de di'metro6, se debe "ompa"tar muestras utilizando las siguientes energ$as de "ompa"ta"i+n? "ompa"ta"i+n?
M8todo C>9& % 5suelos de grano ino6 4 5 suelos gruesos6 C1((B % 5suelos de grano ino6 4 5suelos gruesos6
olpes (> (> (> (>
Capas 3 3 ( (
Peso del martillo A %4,( %4,( 44,( 44,(
=abla N.1> Energ$as de ompa"ta"i+n El ensayo de L se utiliza para estable"er una rela"i+n entre el "omportamiento de los suelos prin"ipalmente utilizados "omo bases y subrasantes ba#o el pavimento de "arreteras y aeropistas, la siguiente tabla da una "lasii"a"i+n "lasii"a"i+n t$pi"a? CBR Clasi(icación general 2 3 muy pobre 3 2 B pobre a regular B 2 % regular % 2 ( bueno X ( ex"elente
usos subrasante subrasante sub2base base,subbase base
;istema de Clasi(icación TO JH,H,AH,J! (,>,B JH,H,AH,J! 4,(,>,B J!,!,A!,7 %,4,>,B 7A,7@ 7A A,,W,7A 1b,%2(,3 7@,@ 7@ %2> W,A 12a,%24,3
=abla N.1B N.1B lasii"a"i+n de suelos para :nraestru"tura :nraestr u"tura de @avimentos Existen Existen alguno algunoss métodos métodos de diseño diseño de pavime pavimentos ntos en los los "uales "uales se leen leen tablas tablas utilizan utilizando do dire"tame dire"tamente nte el n
penetra"i+n, y para ello sa"ar la /umedad de la "apa superior en un espesor de %( mm. 2 7i se desea determinar la /umedad promedio sa"ar una muestra 0ue "omprenda toda la altura del molde. 2 olo"ar el dis"o espa"iador sobre la pla"a base. Ii#ar el molde, "on su "ollar de exten extensi+ si+n, n, sobre sobre di"/a di"/a pla"a pla"a y "olo"a "olo"arr un dis"o dis"o de papel papel iltro iltro grueso grueso sobre el espa"iador. ompa"tar el suelo /, %( y 1% golpes. 2 etirar el "ollar de extensi+n extensi+n y enrasar "uidadosamente "uidadosamente el suelo "ompa"tado "ompa"tado "on la regla al nivel del borde del molde. ellenar "on material de tamaño menor "ual0uier /ue"o 0ue pueda /aber 0uedado en la superi"ie por la elimina"i+n de material grueso. 2 7a"ar la pla"a base perorada y el dis"o espa"iador y pesar el molde "on el suelo "ompa"tado. estar el peso del molde determinando la masa del suelo "ompa"tado 5M6. 2 Ceterminar la densidad de la muestra antes de la inmersi+n, dividiendo la masa de suelo "ompa"tado por la "apa"idad volumétri"a del molde 5 v6. Z muestra D A 5g*"m36 v 2 olo"ar un dis"o de papel iltro grueso sobre la base perorada, invertir el molde y i#arlo a la pla"a base, "on el suelo "ompa"tado en "onta"to "on el papel iltro. 2 olo olo"a "arr el v'st v'stag ago o a#us a#usta tabl ble e y la pla" pla"a a per peror orad ada a sobr sobre e la prob probet eta a de suel suelo o "ompa"tad "ompa"tado o y apli"ar apli"ar las "argas "argas /asta produ"ir produ"ir una sobre"arga sobre"arga,, redondeada redondeada en m /rs. Aantener la muestra sumergida a un nivel de agua "onstante durante este periodo. 2 l término del periodo de inmersi+n tomar las medi"iones inales de la expansi+n y "al"ularla "omo un por"enta#e de la altura ini"ial de la probeta. S expansi+n D expansi+n 5mm6 11>.4 2 7a"ar el agua libre de#ando de#ando drenar la probeta probeta a través de las perora"iones perora"iones de la pla"a base durante 1( min. uidar de no alterar la superi"ie de la probeta mientras se sa"a el agua superi"ial. 2 etira las "argas y la pla"a base perorada, pesar el molde "on el suelo. estar la masa del molde determinando la masa del suelo "ompa"tado después de la inmersi+n Mi6. 5Mi6. 2 Jbtener la densidad "orrespondiente, dividiendo dividiendo la masa de suelo "ompa"tado por la "apa"idad volumétri"a del molde 5v6? Zi D Ai
".".0 Penetración 2 olo"ar sobre la probeta, la "antidad sui"iente de "argas para produ"ir una sobre"arga igual a la e#er"ida por el material de base y el pavimento, redondeando a m
/a sido previamente sumergida, la sobre"arga debe ser igual a la apli"ada durante el periodo de inmersi+n. 2 @ara evitar el solevantamiento del suelo en la "avidad de las "argas ranuradas se "olo"a en primer lugar la "arga anular sobre la superi"ie del suelo, antes de apoyar el pist+n de penetra"i+n, y después se "olo"an las "argas restantes. 2 poyar poyar el pist+n de penetra"i+n penetra"i+n "on la "arga mas pe0ueña posible, posible, la "ual no debe ex"eder en ning3 ,%( ,( 1,%( ,( 1 1,9 ,B( 1,( %,( ,1 % 3,1 ,1%( %,( 3,B( ,1( 3 4,4 ,1B( 3,( ( ,% 4 B,( ,3 4,( 1 ,4 ( 1%,( ,( B,( 2 2 1 2 2 1%
argas @1 @% @3 @4 @( @> @B @& @9 @1 @11 @1% @13
=abla N.1& Nalores de @enetra"i+n 2 notar notar la "arga y penetra" penetra"i+n i+n m'xima m'xima si esta se produ"e para para una penetra"i+ penetra"i+n n m'xi m'xima ma si esta esta se prod produ" u"e e para para una una pene penetr tra" a"i+ i+n n meno menorr 0ue 0ue 1%.B 1%.B 5mm6 5mm6,, 5.( 5.( pulgadas6. ".0 Resultados Curvas de tensión H penetración 2 al"ular las tensiones de penetra"i+n en Aega @as"ales 5A@6 o en 5g*"m %6. 2 @ara ello se traza la "urva en un gr'i"o tensi+n tensi+n - penetra"i+n.
2 !a "urva puede tomar, o"asionalmente, la orma "+n"ava /a"ia arriba debido a irregularidades de superi"ie u otras "ausas. En di"/os "asos el punto "ero debe "orregirse trazando una re"ta tangente a la mayor pendiente de la "urva y trasladando el origen al punto en 0ue la tangente "orta la ab"isa. 2 Jbtene Jbtenerr Ce la "urva "urva los valores valores de las las tensio tensiones nes ne"esa ne"esaria riass para para lograr lograr una una penetra"i+n de .1) y .%). 2 !as "urvas de tensi+n - penetra"i+n penetra"i+n se dibu#an en un mismo grai"o para los distintos n
7 ! 5 Penetracin
4
5.08 . corregi'a
3 Penetracin
2
2.54 . corregi'a
1 0 01
2
3
4
5
!
7
8
9
10
11
12
13
i$etro%
0
2.54
5.08 rigen corregi'o
i$etro%
Corrección de Curvas Tensión! Penetración
RaIón de ;oporte 7CBR9 2
El valor valor del del L L es la rela"i+n rela"i+n expre expresada sada en por"en por"enta#e ta#e entre entre la la "arga "arga real, real, 0ue 0ue produ"e una deorma"i+n estable"ida y la 0ue se re0uiere para produ"ir igual deorma"i+n estable"ida y la 0ue se re0uiere para produ"ir igual deorma"i+n en un material "/an"ado y normalizado, se expresa por la rela"i+n?
@? arga obtenida en el ensayo @i? arga unitaria normalizada
L D @ 1 @1
!as "argas normalizadas se dan en la tabla N.19 PEAETR@COA %.(4 (.& B.>% 1.1> 1%.B
TEA;OAE; AORM@=@D@; MPa >.9 1.3 13.1 1(.& 1B.9
TEA;OAE; AORM@=@D@; MPa B 1( 133 1>% 1&3
=abla N.19 N.19 @enetra"i+n - =ensiones =ensiones normalizadas @ara los suelos del tipo - 1F - % - 4 y - % - >, la raz+n de soporte se "al"ula solo para ( mm de penetra"i+n 5.% pulgadas6. @ara suelos del tipo - 4F - (F - > T - B, "uando la raz+n "orrespondiente a ( mm es mayor 0ue a %,( mm, "onirmar el resultado, en "aso de persisten"ia, la raz+n de soporte "orresponder' a ( mm de penetra"i+n. @ara suelos del tipo - 3F - % - ( T - % - B, el pro"edimiento pro"edimiento a apli"ar 0ueda al "riterio del ingeniero. on el resultado del L se puede "lasii"ar el suelo usando la tabla N.%. CBR 2( ( - 1 1 - % % - 3 3 - ( ( - & & 2 1
C=@;FC@COA 7ubrasante muy mala 7ubrasante mala 7ubrasante regular a buena 7ubrasante muy buena 7ubbase buena Lase buena Lase muy buena
=abla N.% N.% lasii"a"i+n lasii"a"i+ n del suelo de a"uerdo al L uando se re0uiere "ono"er los ee"tos de pre"onsolida"i+n natural, estru"tura de suelo, "ementa"i+n natural, estratii"a"i+n, 0ue son aspe"tos 0ue no pueden produ"irse "on muestras muestras remoldeadas remoldeadas de suelo ni "on muestras supuestamente supuestamente inalteradas 0ue se ensayen en laboratorio, se re"omienda ee"tuar el ensaye L in situ, siempre 0ue el terreno natural esté en las "ondi"iones mas "riti"as en le momento de ee"tuar la prueba. El pro"edimiento pro"edimiento 0ue se sigue en esta prueba es similar al estable"ido en los $tems anteriores, "on la dieren"ia 0ue en este "aso, la muestra no esta "oninada en un molde. Es "ondi"i+n 0ue en el lugar 0ue se reali"e el ensaye no existan part$"ulas superiores al tamiz % mm 53*4)6. !a prepara"i+n del terreno re0uiere enrasar y nivelar un 'rea de 3 "m de di'metro, para posteriormente posteriormente "olo"ar las sobre"argas estipuladas. estipuladas. El inorme inal del ensayo deber' in"luir, adem's del L determinado, la "urva de presi+ presi+n n penet penetra" ra"i+n i+n,, la /umeda /umedad, d, peso peso espe"$ espe"$i" i"o o y densid densidad ad natur natural al del del suelo suelo ensayado, ante"edentes 0ue pueden obtenerse del suelo inmediatamente ve"ino al 0ue ae"t+ el ensaye del L.
C.B.R. DE ;
"tualmente en el @er<, el diseño de estru"turas de pavimentos "onsidera generalm generalmente ente valores valores de "apa"ida "apa"idad d de soporte soporte de subrasan subrasantes tes arenosas arenosas y limo2 limo2 ar"illos ar"illosas as determinados determinados a partir partir de ensayos de laborator laboratorio io L 2 7=A C1&&3. C1&&3. !a metodolog$a utilizada puede no ser ade"uadamente apli"ada "uando se asume el valor .L.. de la sub2rasante rela"ionado a la densidad se"a e0uivalente al 9(S + 1S de la A'xima Censidad 7e"a 2 AC7 del ensayo @ro"tor Aodii"ado. !a /umed /umedad ad y la densid densidad ad se"a se"a natur natural al de los suelo sueloss limo2 limo2ar" ar"ilillo losos sos tienen tienen una inluen"ia importante en la determina"i+n del L.. omo se /a podido "omprobar en las pruebas sobre muestras inalteradas y "ompa"tadas. 7e realizaron "ompara"iones de valores .L.. Jbtenidos de muestras inalteradas y "ompa"tadas "onsiderando el 9(S y 1S de la AC7 del ensayo @ro"tor Aodii"ado. simismo se "ompararon valore valoress de m+dulo m+duloss el'st el'sti"o i"os, s, utili utilizan zando do una una exten extensi+ si+n n de la teor$a teor$a el'st el'sti"a i"a.. !os !os result resultado adoss indi indi"an "an 0ue los valore valoress de .L.. .L.. y m+dulo m+duloss el'sti el'sti"os "os obten obtenido idoss en muestras inalteradas son signii"ativamente signii"ativamente ineriores a los determinados en muestras "ompa"tadas. !a pr'"ti"a ingenieril para la determina"i+n determina"i+n del .L.. de la sub2rasante basados en muestras inalteradas es "asi no utilizada en el @er<, debido a ello, se presentan allas prematuras de pavimentos por sub2dimensionamiento en el diseño. MJTODO CBR M8todo para el cálculo de Pavimentos Fle1i,les @ara dierentes valores de L y "argas por rueda, o por e#e, se /an determinado los respe"tivos espesores de pavimentos, en base a datos experimentales. experimentales. !os dierentes organismos viales y té"ni"os, /an elaborado "urvas para a"ilitar este "'l"ulo, y en la a"tualidad se "ono"e un sinn
I:8 1.2 rá(ico 1.2 rá(ico para el cálculo de espesores de pavimentos (le1i,les/ para tránsito ligero % mediano/ pu,licado por el Departamento de Carreteras de Cali(ornia/ en -'2".
En las iguras %, % y 4, se señalan algunas de varias "urvas empleadas, /oy en d$a, para el "'l"ulo de pavimentos lexibles, tanto de "arreteras "omo de aeropuertos. En estos gr'i"os no se "onsidera la inluen"ia de las /eladas. En la "onstru""i+n de un pavimento lexible, lexible, se re"omienda 0ue el material para sub2 base tenga en L mayor de 1(S. El material para base debe tener un L mayor de 4S, "uando las "argas por rueda son menores de 1 libras 54(4 Gg.6, "omo es el "aso de las "arreteras en general, y un L no menor del &S "uando las "argas por rueda son mayores de 1 libras, "omo su"ede en la mayor parte de las pistas de aterriza#e. EKEMP=O; D;ELO DE= P@+MEATO; DE
L D 1&S 5para sub2base6 L D >(S 5para base6
7eg(S, el espesor en"ima de la base 5"apa de rodamiento6, ser$a de 9 "m. @or lo tanto tendremos? esumiendo Espesor de la sub2base Espesor de la base Espesor de la "apa de rodamientos Espesor total del pavimento
% - 9 D 11 "m. de base %% "m. 11 "m. 9 "m. 4% "m.
En el nomograma de la igura % , se "orrela"ionan las "urvas para el "'l"ulo de pavimentos lexibles, lexibles, "on las "ara"ter$sti"as de la subrasante, sub2base o base. simismo, se "orrela"iona "orrela"iona el L L "on el [ndi"e [ndi"e de rupo, el valor valor residente y el el valor soporte obtenido mediante ensayos de "arga dire"ta. E!:\; CE 7J@J=E CE !:IJ;: 5L6 E; S @ J.1) CE @E;E=:\;
F
F
En la igura 3, se representa la se""i+n y plano de una aeropista. 7ea un terreno de unda"i+n "on un suelo ar"illoso "uyo L es de 3S. !a "arga por rueda de diseño es de B( libras. Existen, asimismo, zonas de préstamo "onvenientemente situadas, "uyos materiales, una vez analizados en laboratorio, arro#an los siguientes resultados? Aateriales gravo2areno2limo2ar"illoso Aaterial gravo2arenoso 5granz+n6 7e dispone, adem's, de piedra triturada, "uyo
L D %S L D 4(S L D &S
7eg)6. !a "apa de granz+n tendr$a, por lo tanto, un espesor de 3& - 1( D %3 "m. !os 1( "m 5>)6 restantes, podr$an distribuirse as$? una "apa de rodamiento de "on"reto as'lti"o, de ( "m de espesor, sobre una base superior de piedra pi"ada de 1 "m. omo para "argas por rueda mayores de 1>& Gg 53B lb.6, se re"omienda 0ue se utili"e para los
F
dere"/a e iz0uierda, /asta llegar a un %S de redu""i+n en las zonas laterales extremas. simismo, la I re"omienda aumentar la "apa de rodamiento de .( plg.51.3 "m.6, "uando ésta no ex"eda de %) 5( "m.6 de espesor, en los siguientes lugares? a6 En los los 1 5>1 m.6 de de las las aeropista aeropistas, s, y b6 En las pistas pistas de de manio maniobras, bras, ve"inas. ve"inas. uando los aeropuertos son de servi"io limitado), se re"omienda disminuir en un %S los espesores indi"ados en el gr'i"o de la igura %. En la igura 4 se indi"an los espesores de pavimentos para pistas de servi"io "ontinuo y limitado. Jbsé Jbsérv rves ese e 0ue 0ue las las pist pistas as de ater aterri riza za#e #e y de mani maniob obra ra "orr "orres espo pond ndie ient ntes es a los los aeropuertos de servi"io "ontinuo, tienen espesores mayores, en un %S, 0ue los de servi"io limitado. @ara "apas de rodamiento de "on"reto as'lti"o, del tipo de mez"las "alientes en planta), se a"onse#a emplear los siguientes espesores? E;PE;OR DE =@ C@P@ DE ROD@MEATO 1,() 53,& "m.6 m$nimo 3,) 5B,( "m.6 m$nimo 3,) - >,) 5B,( - 1( "m.6
C@R@ POR R&1 Gg.6 Hasta 3B lb. 51>& Gg.6 Aayores de 3B lb.
@ara las dierentes "argas por rueda, los L m$nimos 0ue deben tener los materiales materiales para "apas de base, son los siguientes? C@R@ POR R&1 Gg.6 1( a 3B lb. 5>&1 a 1>& Gg.6 3B en adelante 51>& Gg adelante6
en
CBR/ MAMO/ P@R@ =O; N=TMO; -3 cm. DE B@;E ( S >( S & S + m's
F
de servi"io "ontinuo y limitado. 7i el material del terreno de unda"i+n es arenoso y /ay peligro de 0ue se sature, es a"onse#able "ompa"tarlo "ompa"ta rlo /asta una proundidad no menor a una vez medida el an"/o del 'rea "argada, o sea aproximadamente aproximadamente a 1 P ve"es el di'metro del 'rea de "onta"to de llanta, suponiendo 0ue esta 'rea de "onta"to sea un "$r"ulo. Esto es parti"ularmente importante en las aeropistas y pistas de maniobra 5taxiMays6, pues de no estar debidamente debidamente "ompa"tado el terreno de unda"i+n, unda"i+n, existe el peligro de 0ue la arena se alo#e) y tienda a deslizarse, a "ausa de la a""i+n vibratoria de los motores.
F
@ara determinar el espesor de una pista de aterriza#e o de maniobra mediante este nomograma, nomograma, "m para pistas de maniobra 5taxiMays6. Ha"emos notar 0ue estos espesores son aproximados. El diseño deinitivo, "omo es l+gi"o de suponer, estar' supeditado a las "ara"ter$sti"as propias de la obra y lugar. =énga =éngase se presen presente te 0ue los terren terrenos os de unda" unda"i+n i+n "uyo L L es menor menor del del 1(S 1(S ne"esitan una "apa de sub2base. En "ambio, los suelos "on L mayores del 1(S s+lo re0uieren de base y "apa de rodamiento. CBR 7@;TM D!-##09. Esta prueba, determina la resisten"ia al esuerzo "ortante por punzonamiento de los materiales. materiales. on el uso de @EA2]TAE muestras se se0uen antes de sumergirlas sumergirlas en agua. El L es un ensayo re"ono"ido en todo el mundo. Es un ensayo est'ndar para medirF determina las "apa"idades de soporte de "arga de los suelos 5natural o en laboratorio6 0ue se usa para "onstruir una "apa de rodamiento estru"turalmente buena. El L ini"ialmente se ensaya en !aboratorio. !as pruebas de "ampo se basar'n en los resultados obtenidos en !aboratorio. 8tilizando la AC7 y HJ@ y la propor"i+n de apli"a apli"a"i+ "i+n n del aditi aditivo vo estabi estabililizan zante. te. !as !as muestr muestras as se molde moldean an en "onten "ontenedo edores res espe"iales. espe"iales. !uego, las muestras se someten a "argas usando una prensa de "arga. !a inorma"i+n se registra para ser usada posteriormente en la prueba. !uego la muestra se "ompa"ta. 7e permite 0ue las muestras se se0uenF esto, da tiempo al aditivo para rea""ionar en el suelo y "urarse. !as plan"/as ineriores deben 0uitarse para 0ue las muestras se puedan se"ar m's r'pido 5normalmente B% /oras6. 7e vuelven a "olo"ar las plan"/as ineriores y las muestras se sumergen en agua por 9> /oras. ada muestra ensayada 0ue est' sumergida en el agua, se mide diariamente la expansi+n del suelo "on un extens+metroF y después de 9> /oras las muestras se drenan drenan y se someten someten a "arga en la prensa prensa de "arga. El n
El tipo de "ationes y el espesor de las "apas absorbidas, aso"iadas "on los minerales de ar"illa. !os !os suel suelos os tra tratado tadoss "on "on @EA @EA2 2]T ]TAE AE %%O %%O /an /an most mostra rado do dism dismin inu" u"i+ i+n n en permeabilidad permeabilidad de 1S o m's. Esto, se tradu"e en menores "ostos de mantenimiento. =eniendo en "onsidera"i+n 0ue el @EA 2]TAE %%O muestra ainidad "on suelos inos y en la zona del proye"to en su mayor 'rea est' "onormada por suelos arenosos, en primera instan"ia, no era "onveniente ee"tuar los ensayos "on éste tipo de aditivoF sin embargo, se /a realizado los ensayos espe"ii"ados de resisten"ia al "orte L "on suelo limo ar"illoso, "uyos resultados permiten verii"ar el in"remento de resist resisten en"ia "ia y su utili utilidad dad en zonas zonas alto alto andin andinas as "on presen" presen"ia ia de los los suelo sueloss men"ionados en la sub. asante. "ontinua"i+n, se presenta los resultados de los ensayos @ro"tor y el ensayo LF a los "uales ueron sometidos los suelos, seg
