Suelo de Fundación y Subrasante
Capa de terreno de una carretera que soporta la estructura de pavimento y que se extiende hasta una profundidad que no afecte la carga de diseño . •
Superficie de la carretera terminada a nivel de movimiento de tierras (corte y relleno).
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DEFINICION DE SUBRASANTE
Subrasante Subrasante se denomina denomina al suelo que sirve sirve como fundación para todo el paquete estructural de un pavimento. •
Es una capa fundamental en la estructura de una obra vial la misma que está encargada de soportar los esfuerzos necesarios para el tráfico
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Aspecto a tener en cuenta una optima subrasante
Es necesario tener en cuenta la sensibilidad del suelo a la humedad, tanto en lo que se refiere a la resistencia como a las eventuales variaciones de volumen.
La resistencia varía con las condiciones de humedad, compactación y confinamiento
• Deben presentarse en el laboratorio las mismas condiciones del proyecto
PAVIMENTO FLEXIBLE
PAVIMENTO FLEXIBLE
Propiedades Físicas de la Subrasante Granulometría
Son las proporciones relativas en que se encuentran las diferentes partículas del suelo (grava, arena, limo y arcilla)
Humedad óptima, Densidad máxima A través de él es posible determinar la compactación máxima de un terreno en relación con su grado de humedad
Limites de Atterberg:
Se utilizan para caracterizar el comportamiento de los suelos finos, aunque su comportamiento varía a lo largo del tiempo
Propiedades Ingenieriles • . Es un método desarrollado por la división de carreteras del Estado de Relación soporte de California (CBR
California (EE.UU.) y sirve para evaluar la calidad relativa del suelo para sub-rasante, sub-base y base de pavimentos.
• Evalúa la habilidad relativa del suelo para soportar cargas. Provee un Valor de resistencia HVEEM valor R:
indicador de resistencia horizontal ante las cargas verticales
• Ensayo de placa; medición en sitio de las deformaciones con una serie de Módulo de reacción de la subrasante (K)
placas (76.2 cm de diámetro), cargadas (69kPa) a una cierta velocidad (0.05 mm/min), y se miden las deformaciones.
• Determinar las características de Esfuerzo - Deformación y resistencia de Ensayo de compresión triaxial:
los suelos sujetos a esfuerzos cortantes
TIPOS DE SUELO Suelos colapsibles:
Suelos dispersivos
Suelos expansivos
TIPOS DE SUELO
Suelos sensitivos
Suelos Orgánicos
s Los depósitos o c orgánicos i n contienen á g r minerales, por lo O general limo y s arena cuarzosos, o l e que en u ocasiones S
aumentan con la profundidad.
s o v i t i s n e s s o l e u S
Conformada por las arcillas limosas y limos arcillosos con pérdida de resistencia por remoldeo, ya que se reduce el remoldeo durante construcción.
s s Los suelos dispersivos son o oesencialmente arcillosos y l v altamente erosionables en e i u s r presencia del agua, debido a S eun proceso electroquímico de pdefloculación o dispersión. s i d
: s e l b i s p a l o c s o l e u S
Es el suelo que sufre fuertes asentamientos repentinos cuando se satura parcial o totalmente
s s Están compuestos por partículas o ominerales que tienen una gran l v afinidad por el agua, la e i u s absorben del medio ambiente y S nla incorporan a su estructura a pmolecular x e
CONTROL Y TOLERANCIAS: Según la norma CE. 010 de Reglamento Nacional de Edificaciones, se deben cumplir estas exigencias en la subrasante :
La humedad de compactación no deberá variar en ± 2% del óptimo contenido de humedad a fin de lograr los porcentajes de compactación especificados. Se comprobará la compactación según lo indicado en la tabla 23, el grado de compactación requerido será del 95% de su máxima densidad seca teórica proctor modificado (NTP 339.141:1999) en suelos granulares; y del 95% de su máxima densidad seca teórica proctor Estándar (NTP 339.142:1999) en suelos finos.
Importancia de la Subrasante . Tiene la particula ridad de otorgar la respuesta estructural y el comportamiento del pavimento en construcción y operación.
•Las respuestas estructurales de un pavimento (esfuerzos, despl azamientos y
agrietamientos) son influidas significativamente por la subrasante.
•Las propiedades requeridas de la subrasante incluyen la
De la calidad de ésta depende, resistencia, el drenaje, l a fácil compactación, la conservación de en gran parte, el espesor que la compactación, la estabil idad volumétrica debe tener un pavi mento, sea éste flexible o rígido.
. Las subrasantes inestables presentan problemas relativos a la colocación y compactación de los materiales de base y/o subbase y no dan soporte adecuado para las subsiguientes operaciones de pavimentación.
Ensayo Modulo de Resiliente Objetivos Este método cubre los procedimientos normalizados para la determinación del módulo elásticodinámico (de resiliencia) de los suelos.
1.2 Los métodos descritos, son aplicables a muestras inalteradas de materiales naturales, a muestras compactadas de subrasante y a muestras transportadas, preparadas para ser ensayadas, por compactación en el laboratorio
EQUIPO Cámara de compresión triaxial La cámara de compresión triaxial se utiliza para contener la muestra y el fluido de confinamiento durante el ensayo.
Dispositivo de aplicación de carga La fuente externa de carga puede ser cualquier dispositivo capaz de producir carga repetida, que varíe en ciclos fijos de carga y de alivio
Desarrollo experimental El procedimiento desarrollado se basa en los lineamientos establecidos en la norma, con algunas variaciones en función de una optimización de los recursos disponibles en el LEMaC
Ensamblado de Equipo
a) Una vez moldeada y determinado el peso de la probeta colocarla sobre la piedra porosa inferior, luego colocar la piedra porosa superior
b) Colocar vaselina en los anillos de goma superior e inferior de la cámara
c)Colocar abundante vaselina en el vástago e introducirlo en la tapa de la cámara, logrando un buen contacto con la parte superior de la probeta
d)Conectar en la parte inferior de la cámara a la entrada de aire y en la parte superior la salida.
e) El sistema de cargas es del tipo neumático, por lo que como primer paso se debe verificar que el compresor esté encendido para comenzar a ensayar
El equipo cuenta con un Módulo Regulador de Presión [MRP], verificar que éste indique cero en ambos manómetros.
PROCEDIMIENTO
Ensayos de resiliencia sobre suelos cohesivos.- Los procedimientos descritos en este numeral se emplean para especímenes inalterados y especímenes compactados en el laboratorio, de subrasantes de suelos cohesivos, como se definen en el numeral 6.4. Conjunto de cámara triaxial. El ensayo de resiliencia de especímenes previamente sometidos a saturación por contrapresión según los procedimientos.
Especímenes recortados de muestras inalteradas, y especímenes compactados en el laboratorio, que no hayan sido sometidos a saturación por contrapresión después de la compactación, se colocan en la cámara triaxial y en el aparato de carga, según los siguientes pasos:
CBR
Es un método empírico basado en parámetros de los materiales, creado en el año 1929 .El CBR de un suelo es la carga unitaria correspondiente a 0.1” o 0.2” de
penetración expresada en por ciento en su respectivo valor estándar.
También mide la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controlada. El 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. =
ò
CBR Los Valores para el patrón (roca triturada) , se muestran a continuación :
La relación C.B.R generalmente se determina para 0.1” y 02” de penetración, es decir, para
un esfuerzo de 1000 y 5000 libras por pulgada cuadrada en el patrón respectivamente.
PENETRACION (plg)
ESFUERZO ( lb./plg2)
Con el fin de duplicar en el laboratorio la condición más crítica que se presenta en el terreno, las muestras para el ensayo del C.B.R se sumergen en agua hasta obtener su saturación.
01 02 03 04 05
1.000 1.500 1.900 2.300 2.600
Los ensayos C.B.R se puede efectuar también sobre muestras inalteradas obtenidas en el terreno y sobre suelos en el sitio.
PROCEDIMIENTO
Se colocan de nuevo los sobrepesos sobre la muestra saturada. Se coloca la muestra sobre la plataforma de prensa del C.B.R. La muestra debe estar alineada con el pistón; se levanta la plataforma por medio del gato hidráulico hasta que el pistón esté en contacto con la muestra y se le esté aplicando una carga de 10 libras. Después se vuelve a colocar en cero el indicador de carga. Se coloca también el extensómetro en cero. Se aplica la carga por medio del gato hidráulico de la prensa del C.B.R. a una velocidad de 0.05” por mi nuto. Se toma la
lectura de las cargas, aplicadas a 0.025, 0.050, 0.075, 0.1, 0.3, 0.4 y 0.5” de penetración del pistón.
Se saca la muestra de la prensa del C.B.R. y se toma la muestra de humedad alrededor del orificio dejado por el pistón. Para sacar la muestra del molde se usa el extractor de muestras con la placa de 6” de diámetro.
CALCULOS Se calculan los Esfuerzos Aplicados dividiendo la carga para el área del pistón.
Se dibujan las curvas Esfuerzo vs. Penetración para cada molde, colocando en las abscisas cada una de los valores de penetración y en las ordenadas los respectivos esfuerzos.
Se grafican los valores respectivos de Densidad Seca (antes de saturar) y C. B.R. de cada molde.
La relación C.B.R. generalmente se determina para 1” y 2” de penetración, es decir ; para un
esfuerzo de 1000 y 1500 li bras por pulgada cuadrada en el patrón, respectivamente
PROCTOR MODIFICADO ASTM D-1557, MTC – E115 Objetivo
Este ensayo abarca los procedimientos de compactación usados en Laboratorio, para determinar la relación entre el Contenido de Agua y Peso Unitario Seco de los suelos (curva de compactación) compactados en un molde de 4 ó 6 pulgadas .
Equipo EQUIPO Ensamblaje del Molde El collar de extensión Molde de 4 y 6 pulgadas. Pisón ó Martillo. Balanza Horno Regla Tamices Herramientas de mezcla •
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METODOS
METODO "A" • Molde.- 4 pulg. de diámetro (101,6mm) • Material.- Se emplea el que pasa por el tamiz Nº 4 (4,75 mm). • Capas.- 5 • Golpes por capa.- 25 • Uso.- Cuando el 20% ó menos del peso del material es retenido en el tamiz Nº 4 (4,75 mm). • Otros Usos.- Si el método no es especificado; los materiales que cumplen éstos requerimientos de gradación pueden ser ensayados usando Método B ó C.
METODO "B"
METODO "C"
• Molde.- 4 pulg. (101,6 mm) de
• Molde.- 6 pulg. (152,4mm) de
• Materiales.- Se emplea el que
• Materiales.- Se emplea el que
diámetro.
diámetro.
pasa por el tamiz de 3/8 pulg (9,5 mm). • Capas.- 5 • Golpes por capa.- 25 • Usos.- Cuando más del 20% del peso del material es retenido en el tamiz Nº 4 (4,75mm) y 20% ó menos de peso del material es retenido en el tamiz 3/8 pulg (9,5 mm).
pasa por el tamiz ¾ pulg (19,0 mm). • Capas.- 5 • Golpes por Capa.- 56 • Usos.- Cuando más del 20% en peso del material se retiene en el tamiz 3/8 pulg (9,53 mm) y menos de 30% en peso es retenido en el tamiz ¾ pulg (19,0 mm).
• Otros Usos: Si el método no es
mm) de diámetro no será usado con los métodos A ó B.
especificado, y los materiales entran en los requerimientos de gradación pueden ser ensayados usando método c
• El molde de 6 p ulgadas (152,4
DEFINICIONES
Un suelo con un contenido de Humedad determinado es colocado en 5 capas dentro de un molde de ciertas dimensiones, cada una de las capas es compactada en 25 ó 56 golpes con un pisón de 10 lbf (44.5 N) desde una altura de caída de 18 pulgadas (457 mm), sometiendo al suelo a un esfuerzo de compactación total de aproximadamente de 56 000 pielbf/pie3 (2 700 kN-m/m3). Se determina el Peso Unitario Seco resultante.
Procedimiento del Ensayo Método de Preparación Húmeda (Preferido).
• Sin secado previo de la muestra,
• Prepare mínimo cuatro
pásela a través del tamiz Nº 4 (4,75 mm), 3/8 pulg (9,5 mm) ó ¾ pulg (19,0 mm), dependiendo del Método a ser usado (A, B ó C). Determine el contenido de agua del suelo procesado. (preferiblemente cinco) especímenes con contenidos de agua de modo que éstos tengan un contenido de agua lo más cercano al óptimo estimado.
Método de Preparación Seca
Si la muestra está demasiado húmeda, reducir el contenido de agua por secado al aire hasta que el material sea friable. El secado puede ser al aire o por el uso de un aparato de secado tal que la temperatura de la muestra no exceda de 140 ºF (60 ºC)
Compactación
Determinar y anotar la masa del molde ó molde y el plato de base. Ensamble y asegure el molde y el collar al plato base. El método de enlace ó unión al cimiento rígido debe permitir un desmolde fácil del molde ensamblado, el collar y el plato base después que se concluya la compactación. Compactar el espécimen en cinco capas. Después de la compactación, cada capa deberá tener aproximadamente el mismo espesor. Antes de la compactación, colocar el suelo suelto dentro del molde y extenderlo en una capa de espesor uniforme.
Cálculos
Calcule el Peso Unitario Seco y Contenido de Agua para cada espécimen compactado.Plotee los valores y dibuje la curva de compactación como una curva suave a través de los puntos
En base a la curva de compactación, determine el Óptimo Contenido de Agua y el Peso Unitario Seco Máximo. Si más de 5% en peso del material sobredimensionado (tamaño mayor) fue removido de la muestra, calcular el máximo Peso Específico y óptimo contenido de Humedad corregido del material total usando la Norma ASTM D4718
Esta corrección debe realizarse en el espécimen de ensayo de densidad de campo, más que al espécimen de ensayo de laboratorio.
ρm = Densidad Húmeda del espécimen compactado
(Mg/m 3 ) Mt = Masa del espécimen húmedo y molde (kg) Mmd = Masa del molde de compactación (kg) V = Volumen del molde de compactación (m3)
Donde: Wsat = Contenido de agua para una saturación completa (%). γw = Peso unitario del agua 62,43 lbf/ pie 3 ó (9,807kN/m 3 ). γd = Peso unitario seco del suelo. Gs = Gravedad específica del suelo.
PAVIMENTOS SEGÚN EL TERRENO DE FUNDACIÓN
De su capacidad de soporte depende en gran parte el espesor que debe tener un pavimento, sea este flexible o rígido. Si el terreno de fundación es pésimo debe desecharse este material y sustituirse por otro de mejor calidad .Si el terreno de fundación es malo y se halla formado por un suelo fino, limoso o arcilloso susceptible de saturación habrá de ponerse una sub-base de material granular seleccionado antes de ponerse la base y capa de rodadura. a) Si el terreno de fundación es pésimo debe desecharse y sustituirse por otro de mejor calidad b) Si el terreno de fundación es malo habrá de colocarse una sub-base de material seleccionado antes de poner la base. c) Si el terreno de fundación es bueno podrá prescindirse de la sub-base. d) Si el terreno es excelente podrá prescindirse de la sub-base y de la base.
CONCLUSIONES
El estudio de la subrasante es importante, en el cual determinamos sus diferentes propiedades mediante una serie de ensayos de laboratorio. Los diferentes ensayos que existen para las subrasante nos dan como resultado la resistencia que tiene un determinado tipo de suelo frente a cargas externas.
También es importante y fundamental a la hora de diseñar y elegir el tipo de pavimento que utilizaras en la vía o carretera a construir. Los diferentes estudios también nos ayudan a observar si se necesita mejorar el terreno natural
