SUELO DE FUNDACIN

I. CONCEPTO:Se denomina suelo de fundacin a la capa del suelo bajo la estructura del pavimento, preparada y compactada como fundacin para el pavimento. Se trata del terreno natural o la ltima capa del relleno de la plataforma sobre la que se asienta el pavimento.La caracterizacin de los suelos para esta capa de fundacin se basa en los siguientes aspectos:

II. METODOLOGAComprende bsicamente una investigacin de campo a lo largo de la va, mediante la ejecucin de pozos exploratorios (calicatas)A continuacin se procede a describir el plan de trabajo a desarrollar en cada etapa:

Trabajo de campo:Con el objeto de determinar las caractersticas fsico-mecnicas de los materiales de la subrasante se lleva a cabo investigaciones mediante la ejecucin de pozos exploratorios o calicatas de 1.5 m de profundidad mnima (respecto del nivel de subrasante del proyecto; con un mnimo de 3 calicatas por kilmetro, ubicadas longitudinalmente a distancias aproximadamente iguales y en forma alternada (izquierda-derecha) dentro de una faja de hasta 5m a ambos lados del eje del trazo, preferentemente al borde de la futura calzada.De los estratos encontrados en cada una de las calicatas se obtendr muestras representativas, las que deben ser descritas e identificadas.

Descripcin de los suelos:Los suelos encontrados son descritos y clasificados de acuerdo a metodologa para construccin de vas, las mismas que deben corresponder al siguiente cuadro:

Trabajo de laboratorio:Todas las muestras representativas obtenidas de los estratos de las calicatas del suelo de fundacin debern contar con los siguientes ensayos: Anlisis granulomtrico por tamizado. Lmites de consistencia: Lmite lquido, lmite plstico e ndice de plasticidad. Clasificacin SUCS. Clasificacin AASHTO. Humedad Natural. Proctor Modificado (Por cada tipo de suelo representativo y como control uno cada 2 km de mximo espaciamiento). C.B.R. (Por cada tipo de suelo representativo y como control uno cada 2 km de mximo espaciamiento).

Labores de gabinete:En base a la informacin obtenida durante los trabajos de campo y los resultados de los ensayos de laboratorio, se efecta la clasificacin de suelos utilizando los sistemas SUCS y AASHTO. Nota:Si el terreno de fundacin es malo y se halla formado por un suelo fino, limoso o arcilloso susceptible de saturacin habr de ponerse una sub-base de material granular seleccionada antes de ponerse la base y capa de rodadura.

SUBRASANTE

I. CONCEPTO:Es la capa de terreno de una carretera que soporta la estructura del pavimento y que se extiende hasta una profundidad que no afecte la carga de diseo que corresponde al trnsito previsto. Esta capa puede estar formada en corte o relleno y una vez compactada debe tener las secciones transversales y pendientes especificadas en los planos finales de diseo.

II. PROPIEDADES:

fsicas:

Son propiedades relacionadas con el tipo de material a utilizar y las caractersticas constructivas de los mismos. 1. granulometra (propiedades inciales de los suelos)2. clasificacin de los suelos3. relacin humedad-densidad.

Ingenieriles:

Dan una estimacin de la calidad de los materiales para las vas. 1. mdulo resiliente.2. mdulo de poisson.3. valor de soporte del suelo 4. mdulo de reaccin de subrasante (K).

III. CARACTERISTICAS DEL MATERIAL USADO:La calidad de los materiales va en funcin de sus caractersticas y de la intensidad de transito especificada en trminos del nmero de ejes equivalentes a 8.2 Ton, acumulados durante la vida til del pavimento (L). En ningn caso se usaran materiales altamente orgnicos para la constitucin de la subrasante.IV. CLASIFICACION DE SUELOS:Es el ordenamiento de los tipos de suelos, en grupos que tienen propiedades semejantes. El propsito es facilitar las actitudes de un suelo por compactacin, con otros de la misma clase cuyas propiedades se conocen. Los sistemas de clasificacin de los suelos estn divididos en dos sistemas, el AASHTO y SUCS, refirindose el primer sistema para suelos cuyo uso est referido a la construccin de vas y el segundo referido a suelos de cimentacin. Suelos granulares: tienen 35% o menos del material fino que paso por el tamiz N 200. Suelos finos: son suelos limo-arcillosos que contienen ms del 35% que pasa por el tamiz N 200. La evaluacin de los suelos dentro de cada grupo se hace por medio del ndice de grupo:

IG = (F 35) (0.2 + 0.005 (LL 40) + 0.01 (F 15) (IP 10)

Donde:IG: ndice de grupo.F: % del suelo que pasa por el tamiz N 200 expresado en enteros.LL: limite lquido.IP: ndice de plasticidad.

V. ENSAYO DE VALOR DE SOPORTE CALIFORNIA (CBR):Es un mtodo emprico basado en parmetros de los materiales, creado en el ao 1929. El CBR de un suelo es la carga unitaria correspondiente a 0.1 0.2 de penetracin, expresada en por ciento en su respectivo valor estndar. Tambin mide la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controlada. El ensayo permite obtener un nmero de la relacin de soporte, que no es constante para un suelo dado sino que se aplica solo al estado en el cual se encontraba el suelo durante el ensayo.

CBR% = (0.1 muestra / 0.1 patrn) x 100

Procedimiento de ensayo (CBR):

El experimento de suelos gravosos y arenosos se realiza inmediatamente, en cambio en suelos cohesivos poco o nada plsticos y suelos cohesivos plsticos se realiza mediante expansin se efectuar con agua en 4 das saturacin ms desfavorable y la medida de expansin se realizar cada 24 horas.

VI. CBR DE DISEO:Para determinar el CBR se toma como material de comparacin la piedra triturada que sera el 100%, es decir CBR = 100%. La resistencia a la penetracin que presenta a la hinca del pistn es la siguiente:mmPulg.Penetracin (Mpa)Carga unitaria (Psi)Patrn (k/cm2)

2.50.106.91.00070

5.00.200.31.500105

7.50.3013.01.900133

10.00.4016.02.300161

12.70.5018.02.600182

VII. CBR DE LA SUBRASANTE: Son estudiados para la determinacin de la CBR de la subrasante, las capas superficiales de terreno natural o capa de la plataforma en relleno, constituida por los ltimos 1.50 m de espesor debajo del nivel de la subrasante proyectada, salvo que los planos del proyecto o las especificaciones especiales indiquen un espesor diferente; su capacidad de soporte en condiciones de servicio, junto con el trnsito y las caractersticas de los materiales de construccin de la superficie de rodadura, constituyen las variables bsicas para el diseo de la estructura del pavimento que se colocar encima.La subrasante correspondiente al fondo de las excavaciones en terreno natural o de la ltima capa, ser clasificada en funcin al CBR representativo para diseo, en una de las cinco categoras siguientes:

CLASIFICACION CBRdiseo

So: Subrasante muy pobre< 3%

S1: Subrasante pobre3% - 5%

S2: Subrasante regular6% - 10%

S3: Subrasante buena11% - 19%

S4: Subrasante muy buena> 20%

VIII. PROPIEDADES FUNDAMENTALES A TOMAR EN CUENTA:

a) Granulometra:De acuerdo al tamao de las partculas de suelo, se definen los siguientes trminos:

TIPO DE MATERIALTAMAO DE LAS PARTICULAS

Grava75 mm - 2 mm

ArenaArena gruesa: 2 mm - 0.2 mm

Arena fina: 0.2 mm - 0.05 mm

Limo0.05 mm - 0.005 mm

ArcillaMenor a 0.005 mm

b) La plasticidad de un suelo:Depende no de los elementos gruesos que contiene, sino nicamente de sus elementos finos. El anlisis granulomtrico no permite apreciar esta caracterstica, por lo que es necesario determinar los lmites de Atterberg.Estos lmites, llamados lmites de Atterberg, son: el lmite lquido (LL), el lmite plstico (LP) y el lmite de contraccin (LC).Adems del LL y del LP, una caracterstica a obtener es el ndice de plasticidad IP que se define como la diferencia entre LL y LP:

IP = LL LPINDICE DE PLATICIDADCARACTERISTICAS

IP > 20Suelos muy arcillosos

20 > IP > 10Suelos arcillosos

10 > IP > 4Suelos poco arcillosos

IP = 0Suelos exentos de arcilla

Nota:Se debe tener en cuenta que, en un suelo el contenido de arcilla, es el elemento ms peligroso de una pavimentacin, debido sobre todo a su gran sensibilidad al agua.

c) ndice de grupo.- Es un ndice adoptado por AASHTO de uso corriente para clasificar suelos, est basado en gran parte en los lmites de Atterberg. El ndice de grupo de un suelo se define mediante la frmula:IG = 0.2 (a) + 0.005 (ac) + 0.01 (bd)Donde:a = F-35 (F = Fraccin del porcentaje que pasa el tamiz N 200 -74 micras). Expresado por un nmero entero positivo comprendido entre 1 y 40.b = F-15 (F = Fraccin del porcentaje que pasa el tamiz N 200 -74 micras). Expresado por un nmero entero positivo comprendido entre 1 y 40.c = LL 40 (LL = lmite lquido). Expresado por un nmero entero comprendido entre 0 y 20.d = IP-10 (IP = ndice plstico). Expresado por un nmero entero comprendido entre 0 y 20 o ms.

El ndice de grupo es un valor entero positivo, comprendido entre 0 y 20 o ms. Cuando el IG calculado es negativo, se reporta como cero. Un ndice cero significa un suelo muy bueno y un ndice igual o mayor a 20, un suelo no utilizable para carreteras.

INDICE DE GRUPOCARACTERISTICAS

IG > 9Muy pobre

IG est entre 4 a 9Pobre

IG est entre 2 a 4Regular

IG est entre 1 - 2Bueno

IG est entre 0 - 1Muy Pobre

d) Humedad natural: Otra caracterstica importante de los suelos es su humedad natural puesto que la resistencia de los suelos de subrasante, en especial de los finos, se encuentra directamente asociada con las condiciones de humedad y densidad que estos suelos presente.

e) Ensayos CBR:Una vez que se haya clasificado los suelos por el sistema AASHTO para pavimentos, se elabora un perfil estratigrfico para cada sector homogneo o tramo en estudio, a partir del cual se determina los suelos que controlarn el diseo y se establece el programa de ensayos y/o correlaciones para establecer el CBR que es el valor soporte o resistencia del suelo, referido al 95% de la MDS (Mxima Densidad Seca) y a una penetracin de carga de 2.54 mm.

NOTA:

Para calcular el Valor Soporte Relativo del suelo de fundacin, se efectan ensayos de California Bearing Ratio (CBR) para cada tipo de suelo y de control cada 2 km de espaciamiento como mximo.Para la obtencin del valor CBR diseo, se debe considerar lo siguiente:

1) Cuando existan 6 o ms valores de CBR por tipo de suelo representativo o por seccin de caractersticas homogneas de suelos, determinar el valor de CBR de diseo en base al percentil 75%, valor que es el menor al 75% del total de los valores analizados.

2) Cuando existan menos de 6 valores de CBR por tipo de suelo representativo o por seccin de caractersticas homogneas de suelos, considerar lo siguiente: Si los valores son parecidos o similares, tomar el valor promedio. Si los valores no son parecidos o no son similares, tomar el valor crtico (ms bajo).

3) Una vez definido el valor del CBR de diseo, para cada sector de caractersticas homogneas, se clasificar a qu categora de subrasante pertenece el sector o subtramo.

UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGOFACULTAD DE INGENIERIAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

CURSO: PAVIMENTOS DOCENTE: Ing. TITO BURGOS SARMIENTO

BIBLIOGRAFIA GENERAL

1. AASHTO, Gua para el Diseo de Estructuras de Pavimentos, 1993.2. American Concrete Pavement Association (acpa), Boletn Tcnico - Subgrades and Subbases for Concrete Pavements.3. American Concrete Pavement Association (acpa), Boletn Tcnico - Pavement Rehabilitation Strategy Selection.4. Chang C, Freeman T (2007). Implementacin de la Gua de Diseo Mecanstico de Pavimentos NCHRP 1-37A en Texas. EEUU.5. Administracin Boliviana de Carreteras (2009). Manuales Tcnicos para el Diseo de Carreteras. Bolivia. 15. Ministerio de Transportes y Comunicaciones (2000). 6. Especificaciones Tcnicas Generales para Construccin de Carreteras EG 2000. Per.

7. Wikipedia, la enciclopedia libre (2011). www.wikipedia.org/wiki/Per Asociacin Espaola de la Carretera: www.aecarretera.com Asociacin Mejicana del Asfalto: www.amaac.org.mx Comisin Permanente del Asfalto - argentina: www.cpasfalto.org Instituto Chileno del Asfalto: www.ichasfalto.com Instituto Brasileo de Petrleo: www.ibp.org.br Ministerio de Transportes y Comunicaciones: www.mtc.gob.pe