Universidad Militar Nueva Granada Facultad de Ingeniería Civil a Distancia
Taller N.º 1 Pavimentos Subrasante
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Presentado por: Maria Nathalia Quintero Granados
D7302998
Presentado a: Docente Belsy Cristina Ramírez
Agosto 2018
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1. Que significa Subrasante en la estructura de pavimentos y que función tiene.
La Subrasante es la capa en la l a que se apoya la estructura del pavimento y la característica especial que define la propiedad de los materiales que componen la subrasante, se conoce como Módulo de Resiliencia (M R). Los materiales que pueden ser empleados como subrasante, subrasante, preferiblemente son de tipo granular.
Inicialmente cuando se comenzaron a efectuar los primeros diseños de pavimento, este concepto estaba basado en las propiedades de la subrasante tales como: Granulometría Plasticidad Clasificación de suelos Resistencia al corte temperatura Susceptibilidad a variaciones de temperatura Drenaje Posteriormente Posteriormente se tomaron en cuenta las propiedades básicas de la subrasante y se analizaron otro tipo de ensayos que permitieran conocer el comportamiento de estos suelos. Se efectuaron ensayos utilizando cargas estáticas o de baja velocidad de deformación tales como el CBR (ensayo para evaluar la calidad de un material de suelo con base en su resistencia, medida a través de un ensayo de placa a escala). Estos se cambiaron por ensayos dinámicos y de repetición de cargas como el del módulo de resiliencia, que son pruebas que demuestran en mejor forma el comportamiento y lo que sucede debajo de los pavimentos en lo que respecta a tensiones y deformaciones. Las propiedades físico-mecánicas son las características utilizadas para la selección de los materiales, las especificaciones de construcción y el control de calidad. la calidad de los suelos en el caso de las sub rasantes, se puede
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relacionar con el módulo de resiliencia, módulo de poisson, valor soporte del suelo (CBR) y el módulo de reacción de la sub rasante. Funciones de la subrasante: ➢ ➢ ➢ ➢
Soporta las cargas que transmite el pavimento. Sirve como cimentación del pavimento Le da sustentación al pavimento Evita que el terraplén contamine contamine al pavimento y que sea absorbido por las terracerías. terracerías.
2. Describir la metodología de toma de muestras CBR inalteradas en campo para determinar la capacidad portante del suelo.
Las muestras tomadas en campo de CBR inalteradas se toman de acuerdo a la norma invias E-104-13 que describe el siguiente procedimiento, se necesita de un molde de filo cortante co rtante de 152,4mm o 6” de diámetro el cual debe ser hincado por medio de golpes suaves con un martillo de caucho o con un durmiente del mismo material buscando que la penetración del molde sea estable y centrada con el fin de no alterar la muestra y que tampoco se vaya a golpear cuando esté esté completamente lleno para para que no vaya sufrir ningún tipo de compactación lo que produciría un resultado falso de la capacidad de soporte del terreno que es fin del ensayo de CBR, en caso de ocurrir esto la muestra se deberá desechar y tomar otra en un sitio cercano, cuando el cilindro está lleno este se corta por la parte inferior y se procede a aplicar una capa de parafina en ambas capas (inferior y superior), luego se ponen vendas y luego otra capa de parafina hasta que la muestra quede completamente impermeable con el fin fin de evitar evitar pérdidas de humedad, se marca con etiquetas el cilindro con el fin de identificar la muestra (abscisa, profundidad, capa, etc.). Y para terminar se embala en una caja de madera rellenando los espacios libres con algún material capaz de amortiguar los golpes o movimientos producidos durante el transporte. transporte.
(Figura 1 – toma de muestras con cilindro de filo cort ante)
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3. Presentar otros métodos para determinar la resistencia de la subrasante y describirlos.
Los métodos que se pueden usar para determinar la resistencia de la subrasante son muy variados entre los más usados comúnmente están los siguientes:
RELACION DE VALOR SOPORTE CALIFORNIA (CBR) El CBR es la relación en porcentaje (%), entre la presión necesaria para que el pistón pase los 2.5mm y la presión necesaria para llegar a los 2,5mm en la muestra patrón, es decir que se compara la presión necesaria para penetrar un pistón en una muestra de suelo dada con la requerida para la muestra patrón. El pistón de 19,4cm2 penetra a 1,2mm/min y se realizan lecturas cada 2.5mm. ENSAYO DE PLACA DE CARGA (VALOR K) Este método consiste en la ejecución del ensayo de placa con carga estática no repetida sobre suelos de subrasante y componentes de pavimento bien sea en condición compactada o en estado natural y brinda los datos para emplear en la evaluación y diseño de pavimentos rígidos y flexibles; determina la presión necesaria en un suelo para que se presente una deformación dada. La deformación es de 13mm, diámetro de 760mm, las unidades que se manejan son en kg/cm3 o en Mpa/m, las normas de referencia para el ensayo son la ASTM D-1196 y la INVIAS E – E – 168-13. 168-13. K estático vs K dinámico di námico K. estático: la respuesta elástica del suelo a una carga estática. K. dinámico: la respuesta elástica del suelo a una carga dinámica. La medición directa del valor de K estático elástico se suele hacer sobre el suelo de la subrasante, sobre sobre terraplenes. Para el ensayo de palca se pueden hacer pruebas de carga cíclica en donde K= pendiente de presión / deformación elástica bajo carga en el plato de 76mm y pruebas de carga estática en donde K= relación de presión / deformación a 1,25mm bajo carga en el plato de 760mm. MODULO RESILIENTE Es la medida de las propiedades elásticas del suelo al someterlo a ciclos repetidos de cargas, teniendo en cuenta su comportamiento comportamiento no lineal. El ensayo proporciona una relación básica entre el esfuerzo y la deformación de los materiales bajo las cargas repetidas, se puede aplicar a los modelos de análisis estructural de los sistemas multicapas de pavimentos. También sirve como medio de evaluación de los materiales de construcción de pavimentos, incluyendo los suelos de subrasante bajo varias situaciones Ma. Nathalia Quintero
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como humedad, densidad, etc., y de estados de esfuerzo, que simulan las condiciones de trabajo de un pavimento cuando recibe las cargas móviles del tránsito.
VALOR DE RESISTENCIA DE HVEEM (VALOR R) El valor R de resistencia de hveen se obtiene con un ensayo usando el estabilometro. En realidad, este ensayo involucra dos ensayos separados: el espesor de recubrimiento requerido requerido para resistir la expansión del suelo, determinado por el ensayo de presión de expansión; el ensayo de valor R evalúa la capacidad del suelo para resistir cargas, estos valores han sido correlacionados con el CBR y otras propiedades.
Figura 2 (Imagen de estabilonetro)
PENETRACION DINAMICA CON CONO (PDC) Este instrumento es utilizado esencialmente para evaluar la resistencia de suelos tanto no disturbados como compactados y estimar un valor de CBR en campo, a diferencia de este último este presenta ventajas de simplicidad, economía de uso. Se puede utilizar para estimar el CBR in-situ; para identificar los espesores de las capas; así como para estimar la resistencia la corte de las capas y otras características características de los l os materiales que las constituyen. El penetrómetro dinámico de cono (PDC) mide la penetración dinámica por golpes, a través del terreno natural, es un método no destructivo capaz de medir la capacidad estructural in-situ del suelo; el equipo puede ser utilizado en la identificación i dentificación de tramos homogéneos, homogéneos, control de la construcción de las distintas capas de pavimento y determinación de la eficiencia de equipos de compactación, compactación, evaluación de un suelo colapsable, estabilidad de taludes etc.
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4. Teniendo en cuenta la resistencia de la subrasante investigar su categorización y explicar cada una de estas categorías.
Se debe tener en cuenta el valor promedio de la resistencia del suelo que predomina en el sitio, y a partir de él, se establece la categoría de la subrasante.
categoría S1 S2 S3 S4 S5
Intervalo de resistencia MR (Kg/cm²) CBR (%) 3000≤ MR<500 3≤ 3≤CBR<5 500≤ 500≤ MR<700 5≤ 5≤CBR<7 700≤ 700≤ MR<1000 7≤ 7≤CBR<10 1000≤ 1000≤ MR<1500 10≤ 10≤CBR<15 MR≥1500 CBR≥ CBR≥15
Definición de la subrasante Muy pobre Pobre Regular Buena Muy buena
5. Que es un apique, para que se realiza, como se realiza y según la norma en el diseño de una vía, cada cuantos metros debe realizar uno. Buscar en la literatura un formato para apiques.
Un apique es una excavación excavación profunda que que se realiza con el el propósito de conocer los diferentes estratos de un suelo y extraer muestras representativas para su caracterización mediante ensayos de laboratorio o in-situ, i n-situ, hace parte inicial de cualquier cualquier estudio de de suelos que que se realice junto junto con sondeos sondeos o calicata para inspeccionar inspecci onar y tomar muestras también son comúnmente usados en la evaluación de posibles fallas en las capas de pavimentos con el fin de evaluar si estas fallas son de la carpeta asfáltica o si provienen desde la conformación conformación de la estructura o de la subrasante. subrasante. Se realiza de forma manual o con excavadoras, se marca un área de 1,50m y la profundidad debe ser de 0,50m, pero esta va condicionada a los requerimientos requerimientos del cliente o el fin del apique, ya que si se pretende conocer los diferentes estratos o capas de suelo se puede llegar a profundidades profundidades mayores.
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Figura 3(Imagen tomada de: Pavimentos y geotecnia S.A.S (Ingeniería de consulta e interventoría)
6. Cuáles son los ensayos de laboratorio típicos a realizar sobre las muestras obtenidas de los apiques.
Los ensayos de laboratorio que se realizan a las muestras obtenidas de los apiques son: • • • •
•
Granulometría Límites de Aterrberg Relaciones de humedad peso unitario en los suelos secos (Ensayo de normal y ensayo modificado de compactación), comúnmente conocido como Proctor estándar y Proctor modificado. CBR de suelos compactados en el laboratorio o sobre muestras inalteradas.
7. Investigar los diferentes tipos de suelos especiales hay que tener en cuenta para el diseño de de pavimentos, pavimentos, explicar explicar cada cada uno de estos y describir describir formar de estabilizarlos.
El suelo incluye desde mezclas bien definidas de unos pocos minerales hasta mezclas heterogéneas; con tamaños diversos como bloques o fragmentos de roca, gravas, arenas y arcillas y limos derivados de las rocas altamente meteorizadas, de planicies aluviales, depósitos glaciares, etc. Teniendo claro lo anterior, podemos clasificar los tipos de suelos especiales así: ➢
Suelos Blandos Típicos Compuestos por : limos orgánicos, limos inorgánicos, arcillas; los cuales tienen en común, una alta humedad.
➢
Suelos Orgánicos Compuestos por : minerales, por lo general limo y arena cuarzosos,
que en ocasiones aumentan con la profundidad. Como puede suponerse, la cantidad de mineral influye en las propiedades ingenieriles de la turba, junto con la humedad y la densidad seca. ➢
Suelos Sensibles Compuestos por : Arcillas limosas y limos arcillosos con pérdida de
resistencia por remoldeo.
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➢
Suelos Colapsables Compuestos por : aquellos que sufren fuertes asentamientos
repentinos cuando se satura parcial o totalmente. En su gran mayoría, estos suelos son de origen eólico; también pueden serlo algunos suelos aluviales poco compactados compactados y prácticamente secos. Limos con alta relación de vacíos y uniones débiles. Se comprimen al inundarse. Zonas áridas. ➢
Suelos Dispersivos Compuestos
por : son esencialmente arcillosos y altamente
erosionables en presencia del agua, debido a un proceso electroquímico electroquímico de "defloculación" o "dispersión". ➢
Suelos Expansivos Compuestos por : compuestos por partículas minerales que tienen
una gran afinidad por el agua, la l a absorben del medio ambiente y la incorporan a su estructura molecular. Las arcillas poseen esta propiedad y en especial las conocidas como bentonitas.
ESTABILIZACIÓN O MEJORAMIENTO: Conjunto de procesos físicos, químicos, y físico-químicos tendientes a modificar las propiedades de los suelos que interesan para un determinado uso en ingeniería, haciendo que el material “suelo” sea adecuado para la utilización prevista reemplazando a otros materiales no DISPONIBLES DISPONIBLES o MÁS COSTOSOS. Estos procesos son: •
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Reemplazo o desplazamiento
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estabilización con agentes químicos (cal, cemento, etc.)
•
uso de insertos (Fragmentos de roca como rajón)
•
pilotajes (Madera, concreto, grava, cal)
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•
uso de empalizadas
•
geomallas y geotextiles
•
precarga
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Drenaje
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•
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Rellenos livianos (ceniza, geobloques, arcillas expandidas, viruta de llanta)
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Bibliografía
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