suelo de fundacion
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PAVIMENTOSTRANSCRIPT
Suelo de Fundación y
Subrasante
DEFINICION
DE
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).
• Subrasante se denomina al suelo que 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
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
Aspecto a tener en cuenta una
optima subrasante PAVIMENTO FLEXIBLE
PAVIMENTO FLEXIBLE
Propiedades Físicas de la Subrasante
Granulometría Humedad óptima,
Densidad máxima Limites de Atterberg:
Son las proporciones
relativas en que se encuentran las
diferentes partículas del suelo (grava,
arena, limo y arcilla)
A través de él es posible determinar la compactación
máxima de un terreno en relación
con su grado de humedad
Se utilizan para caracterizar el
comportamiento de los suelos finos,
aunque su comportamiento
varía a lo largo del tiempo
Propiedades Ingenieriles
Relación soporte de California
(CBR
• . Es un método desarrollado por la división de carreteras del Estado de California (EE.UU.) y sirve para evaluar la calidad relativa del suelo para sub-rasante, sub-base y base de pavimentos.
Valor de resistencia
HVEEM valor R:
• Evalúa la habilidad relativa del suelo para soportar cargas. Provee un indicador de resistencia horizontal ante las cargas verticales
Módulo de reacción de la subrasante (K)
• Ensayo de placa; medición en sitio de las deformaciones con una serie de placas (76.2 cm de diámetro), cargadas (69kPa) a una cierta velocidad (0.05 mm/min), y se miden las deformaciones.
Ensayo de compresión
triaxial:
• Determinar las características de Esfuerzo - Deformación y resistencia de los suelos sujetos a esfuerzos cortantes
TIPOS DE
SUELO
Suelos colapsibles:
Suelos sensitivos
Suelos Orgánicos
Suelos expansivos
Suelos dispersivos
TIPOS DE SUELO
Su
elo
s O
rgá
nic
os Los depósitos
orgánicos contienen minerales, por lo general limo y arena cuarzosos, que en ocasiones aumentan con la profundidad.
Su
elo
s se
nsi
tiv
os Conformada por
las arcillas limosas y limos arcillosos con pérdida de resistencia por remoldeo, ya que se reduce el remoldeodurante construcción.
Su
elo
s c
ola
psi
ble
s: Es el suelo que sufre fuertes asentamientos repentinos cuando se satura parcial o totalmente
Su
elo
s d
isp
ers
ivo
s Los suelos dispersivos son esencialmente arcillosos y altamente erosionables en presencia del agua, debido a un proceso electroquímico de defloculación o dispersión.
Su
elo
s e
xp
an
siv
os Están compuestos por partículas
minerales que tienen una gran afinidad por el agua, la absorben del medio ambiente y la incorporan a su estructura molecular
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 particularidad de otorgar la respuesta estructural y
el comportamiento del pavimento en construcción y
operación.
•Las respuestas estructurales de un pavimento (esfuerzos, desplazamientos y agrietamientos) son influidas significativamente por la subrasante.
De la calidad de ésta depende, en gran parte, el espesor que debe tener un pavimento, sea
éste flexible o rígido.
•Las propiedades requeridas de la subrasante incluyen la resistencia, el drenaje, la fácil compactación, la conservación de la compactación, la estabilidad volumétrica
. 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
Este método cubre los procedimientos normalizados para la determinación del módulo elástico-dinámico (de resiliencia) de los suelos.
Objetivos
1.2 Los métodos descritos, son aplicables a muestras inalteradas de materiales naturales, a muestras compactadas de sub-rasante 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.𝑪𝑩𝑹 =
𝑬𝒔𝒇𝒖𝒆𝒓𝒛𝒐 𝒆𝒏 𝒆𝒍 𝑺𝒖𝒆𝒍𝒐 𝑬𝒏𝒔𝒂𝒚𝒂𝒅𝒐
𝑬𝒔𝒇𝒖𝒆𝒓𝒛𝒐 𝒆𝒏 𝒆𝒍 𝑺𝒖𝒆𝒍𝒐 𝑷𝒂𝒕𝒓ò𝒏
PENETRACION
(plg)
ESFUERZO (
lb./plg2)
01 1.000
02 1.500
03 1.900
04 2.300
05 2.600
Los Valores para el patrón (roca triturada) , se muestran a continuación :
CBRLa 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.
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.
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 minuto. 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.
La relación C.B.R. generalmente se determina para 1” y 2” de penetración, es decir ; para un
esfuerzo de 1000 y 1500 libras por pulgada cuadrada en el patrón, respectivamente
Se grafican los valores respectivos de Densidad Seca (antes de saturar) y C.B.R. de cada molde.
PROCTOR MODIFICADO ASTM D-1557,
MTC – E115
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 .
Objetivo
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
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"
• Molde.- 4 pulg. (101,6 mm) de diámetro.
• Materiales.- Se emplea el que 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).
• Otros Usos: Si el método no es especificado, y los materiales entran en los requerimientos de gradación
pueden ser ensayados usando método c
METODO "C"
• Molde.- 6 pulg. (152,4mm) de diámetro.
• Materiales.- Se emplea el que 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).
• El molde de 6 pulgadas (152,4 mm) de diámetro no será usado
con los métodos A ó B.
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 pie-
lbf/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, 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.
• Prepare mínimo cuatro (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 debetener un pavimento, sea este flexible o rígido. Si el terreno de fundación espésimo debe desecharse este material y sustituirse por otro de mejor calidad .Siel terreno de fundación es malo y se halla formado por un suelo fino, limoso oarcilloso susceptible de saturación habrá de ponerse una sub-base de materialgranular seleccionado antes de ponerse la base y capa de rodadura.
a) Si el terreno de fundación es pésimo debe desecharse y sustituirse por otrode mejor calidad
b) Si el terreno de fundación es malo habrá de colocarse una sub-base dematerial 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