Introducción a la Ingeniería de Pavimentos PDF

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Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA Facultad de Ingeniería Ingeniería Civil INGENIERÍA DE PAVIMENTOS 1. Introducción a la Ingeniería de Pavimentos Carlos Rodolfo Marín Uribe; D.Sc; M.Sc; M.Eng [email protected] 1. El pavimento es una superficie artificial en el suelo, usado para la construcción de vías de comunicación. Es la estructura constituida por uno o más capas de materiales que se colocan sobre el terreno natural o nivelado, para aumentar su resistencia y servir para la circulación de personas o vehículos. 2. Es una estructura vial formada por una o varias capas de materiales seleccionados; capaz de resistir las cargas impuestas por el tránsito y la acción del medio y de transmitir al suelo de apoyo esfuerzos y https://www.afrisam.co.za/product/aggregate/road-layer-works/ deformaciones tolerables por este. Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 1 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos https://santamartaaldia.co/intransitable-asi-es-el-estado-de-la-via- que-de-cerro-de-san-antonio-conduce-a-concordia-en-magdalena/ https://larazon.co/cordoba/asi-tiene-el-invias-el-tramo-santa-lucia-monitos-en-el-completo-olvido/ https://larazon.co/cordoba/asi-tiene-el-invias-el-tramo- santa-lucia-monitos-en-el-completo-olvido/ https://marthacifuentes.com/portada/2018/07/11/via-yopal-orocue-intransitable/ https://www.imcyc.com/revistacyt/feb11/pavimentos.htm Algunos tipos de pavimentos Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 2 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos Funciones de un pavimento Transmite en forma adecuada las cargas hacia el terreno de fundación, es decir, sin rotura de los materiales o deformaciones exageradas para la estructura. Proporciona una superficie de rodadura uniforme que permite la circulación libre de los vehículos. Controla la infiltración de las aguas superficiales que pueden alterar las propiedades de los materiales constitutivos del sub-suelo (*). TIPOS DE PAVIMENTOS Asfalto concreto Articulado (Flexible) (Rígido) (Adoquines) http://struccore.com/2017/09/18/types-of-pavements/ https://theconstructor.org/transportation/types-of-pavement-flexible-and-rigid-pavement/9570/ Semi flexible Semi rígido http://struccore.com/2017/09/18/types-of-pavements/ https://theconstructor.org/transportation/types-of-pavement-flexible-and-rigid-pavement/9570/ https://tensolite.com/noticias/%C2%BFqu%C3%A9-son-los- pavimentos-intertrabados-de-adoquines? https://tensolite.com/noticias/%C2%BFqu%C3%A9-son-los-pavimentos-intertrabados-de-adoquines? Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 3 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos https://es.slideshare.net/RibBrian/0400-esfuerzos-y-deformaciones-en-pavimentos-flexibles Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 4 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos https://es.slideshare.net/RibBrian/0400-esfuerzos-y-deformaciones-en-pavimentos-flexibles Becker Edgardo. Conferencia sobre “Innovaciones, mejoras y estudios de detalle que ayudan al éxito de los proyectos de pavimentación urbana”. Instituto del Cemento Portland Argentino (ICPA). 2011. Accesado: 7 de febrero 2024. Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 5 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos https://noticiaslogisticaytransporte.com/transporte/24/06/2020/las-tres-claves-para-el-futuro-del-transporte-por- carretera/153299.html https://pavementinteractive.org/reference-desk/pavement-types-and-history/pavement-types/asphalt-concrete-base-acb/ https://fr-fr.facebook.com/AEYEnterprises/photos/1351270494926973 Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 6 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos https://www.coloradoaggregaterecycling.com/class-6-road-base-explained/ https://pavementinteractive.org/a-solid-base-is-rock-steady/ https://jeisat.com/producto/sub-base-granular/# https://www.tvsur.co.cr/noticias/colocaron-la-base-granular-camino-changuena/ https://es.linkedin.com/pulse/importancia-del-desempe%C3%B1o-de- https://www.indiamart.com/proddetail/gra las-capas-granulares-un-quispe-espinoza nular-sub-base-material-3383742573.html https://proenge.blogspot.com/2017/03/pavimento-de-concreto-cimento-portland.html https://es.linkedin.com/pulse/importancia-del-desempe%C3%B1o-de-las-capas-granulares-un-quispe-espinoza https://www.afrisam.co.za/product/aggregate/road-layer-works/ Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 7 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos 1. 3. 2. 4. https://www.afrisam.co.za/product/aggregate/road-layer-works/ https://docplayer.es/58855370-Bases-granulares-estabilizadas-con-cemento.html https://sae.fayat.com/en/industries/roads/subbase-layer Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 8 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos https://sp.depositphotos.com/stock-photos/terreno-roto.html Estado de la red vial Nacional criterio técnico - 2022 https://www.invias.gov.co/index.php/informacion-institucional/2-principal/57-estado-de-la-red-vial. Inventario a diciembre de 2023 Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 9 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos 28.08% 29,68% 81,08% 28,13% 0,23% 14.11% 12,37% https://www.invias.gov.co/index.php/informacion-institucional/2-principal/57-estado-de-la-red-vial. Inventario a diciembre de 2023 Análisis de Estudio y análisis de Consideraciones de condiciones las variables ingeniería ambientales Definición de proyecto Diseño parámetros de diseño Construcción Conservación Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 10 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos Estudio y análisis de la Consideraciones de variable Ingeniería Consideraciones de Diseño Tránsito construcción y económicas Suelo de fundación o subrasante Consideraciones para la Empírico Diagnóstico del pavimento existente conservación Mecanicista Análisis de las Definición de parámetros de condiciones diseño ambientales Especificaciones de los materiales Temperatura Especificaciones de construcción Condiciones de humedad Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 11 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos Se construyen caminos nuevos de alto estándar. Se realizan cambios de estándar. Se realizan reemplazos de pavimentos por perdida Cuando.. de serviciabilidad. Es necesario entregar una capacidad de soporte adicional. Estructura: Resistencia. Funcionalidad: Confort y seguridad. Criterios Durabilidad: Operatividad de la red vial. Economía: Costo ciclo de vida. Tecnología: Materiales y equipos. Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 12 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos Desarrollan ecuaciones analíticas a partir de Métodos evidencia empírica directa. empíricos Construyen diseños normalizados a partir de evidencia empírica directa. Desarrollan ecuaciones analíticas a partir de Métodos modelos matemáticos de comportamiento. mecanicistas Aplican leyes de fatiga de materiales. Aplican modelos de tensiones. Estado de la práctica Estado del arte Se sigue utilizando el método AASHTO 93 (Empírico) (Proyectos MOP) IDU (Bogotá) que propone un método mecanicista (Francés) Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 13 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos Se basa en ecuaciones empíricas obtenidas a partir del AASHTO Road Test desarrollado entre 1958 y GUÍA AASHTO 1993 1960. su primera publicación fue en 1972. para diseño de Este test se realizó con estructuras de pavimento estructuras de limitadas, en un solo lugar (Ottawa, Illinois) y con pavimento niveles de tráfico modestos comparados con los de hoy en día. Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 14 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos Nomenclatura Nombre variable Como se determina W18 Ejes equivalentes de diseño Dato de entrada D Espesor capa de concreto Incógnita a resolver Pi Índice de serviciabilidad inicial Por definición Pt Índice de serviciabilidad final Por definición Cd Coeficiente de drenaje Según condiciones de materiales Rmf Resistencia medio flexo tracción (psi) Propiedad del concreto E Módulo elástico (psi) (4.266x103) Propiedad del concreto Kc Módulo de reacción combinado Según calidad de la subrasante y base granular Zr Nivel de confiabilidad Dato de entrada S0 Desviación estándar combinada Según tipo de pavimento y tránsito J Coeficiente de transferencia de carga Dato de entrada Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 15 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos El límite de “Serviciabilidad” de un pavimento queda determinado por diferentes factores entre los cuales se destaca el total de ejes equivalentes de carga que es capaz de soportar durante su vida útil.  Para determinar un valor o nivel adecuado de la confiabilidad en el diseño de un pavimento se debe considerar un balance entre los costos de inversión y los costos de operación.  La confiabilidad se establece según la categoría e importancia del proyecto. Costo inversión $$$ Costo total Costo operación Confiablidad Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 16 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos La variabilidad se refiere fundamentalmente a las varianzas en las mediciones de las variables y parámetros que se define en el diseño con respecto a los valores que se obtienen en terreno en forma real. La desviación estándar combinada de todos los factores se calcula de la siguiente manera: SD = desviación estándar combinada Slog(Nt) = Desviación estándar del conjunto de variables y parámetros de diseño sin tránsito. Slog(NT) = Desviación estándar del tránsito Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 17 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos Variación en la predicción Desviación del comportamiento del Tipo de pavimento estándar pavimento 0.34 concreto Sin errores de tránsito 0.44 Flexible 0.39 concreto Con errores de tránsito 0.49 Flexible 0.35 concreto Chile 0.45 Flexible Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 18 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos Proporcionar una superficie de calidad para Objetivo la circulación durante su vida de diseño minimizando costos y maximizando beneficios. Soportar cargas dinámicas y estáticas. Proteger la subrasante del clima. Prevenir la erosión. Requisitos del diseño Proporcionar seguridad y serviciabilidad. Minimizar costos de los usuarios. Minimizar costos de la agencia vial. Durabilidad. Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 19 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA Facultad de Ingeniería Ingeniería Civil INGENIERÍA DE PAVIMENTOS 2. Geotecnia Vial Carlos Rodolfo Marín Uribe; D.Sc; M.Sc; M.Eng [email protected] TEMARIO Introducción Reconocimiento y estudio de suelos Propiedades mecánicas para el diseño y técnicas de medición Correlaciones Diseño y construcción Criterios de percentil Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 20 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos La subrasante corresponde a la plataforma donde se apoya la supra-estructura del pavimento. Puede ser sobre:  Corte  Terraplén  Suelo natural  Suelo de reemplazo o mejorado SUELO SUELO CORTE TERRAPLÉN NATURAL MEJORADO Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 21 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos Comprende:  Estudio geológico y geomorfológico a lo largo del trazado  Exploración in-situ del subsuelo  Estudio de laboratorio Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 22 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos Objetivos:  Estudiar las propiedades mecánicas, físicas y químicas del suelo para: la fundación del pavimento, la fundación de estructuras y la estabilidad de taludes.  Estudiar la factibilidad técnica del alineamiento horizontal y vertical propuesto.  Localizar materiales para préstamo.  Verificar el nivel de la capa freática.  Tramificar el proyecto para el diseño.  Localizar los ductos subterráneos (a nivel urbano) Consiste en una excavación en el camino para realizar la inspección directa del suelo subyacente y obtener muestras de suelo de diferentes estratos con el fin de realizar un estudio protocolizado de la estratigrafía del suelo (tipo de suelo y capacidad de soporte). Profundidad: hasta 1.5 a 2.0 m. Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 23 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos Cantidad: 4 por cada km (c/250 m) o todas las necesarias. Profundidad de reconocimiento: en caminos, mínimo 1.5 m desde la subrasante. Sección mínima: 0.8 m x 1.0 m Numeración: los pozos se enumeran en forma correlativa independientemente si se realizan o no los ensayos. Instructivo: depositar el material excavado en forma ordenada, de acuerdo a la profundidad y estrato al cual pertenece. Realizar una descripción visual de los pozos de exploración. Cantidad de muestra: variará de acuerdo con los ensayos que se deseen realizar:  Granulometría  Clasificación del suelo  Propiedades mecánicas (CBR, k, Mr)  Estudio para proyecto de evaluación (reciclado o recapado) Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 24 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos Suelos Residuales Suelos Transportados AASHTO SUCS (Unificada) Índice de grupo Arturo Casagrande Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 25 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos Índice de Grupo: Aquellos suelos que tienen un comportamiento similar se hallan dentro de un mismo grupo y están representados por un determinado índice. La clasificación de un suelo en un determinado grupo se basa en su límite líquido, grado de plasticidad y porcentaje de material fino que pasa el tamiz Nº 200. ÍNDICE DE GRUPO Suelos Granulares Suelos Limosos Suelos Arcillosos IP entre 0 y 4 IP entre 8 y 12 IP entre 11 y 20 A-2-4 (2) Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 26 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos Esta clasificación divide los suelos en: Suelos de grano grueso. Suelos de grano fino. Suelos orgánicos. Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 27 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos Para obtener la información geotécnica básica de los diversos tipos de suelos deben efectuarse investigaciones de campo y laboratorio, que determinen su distribución y propiedades físicas: Selección de las unidades típicas de diseño Consiste en la delimitación de las unidades homogéneas de diseño con base en las características geológicas, pedológicas, climáticas, topográficas y de drenaje de la zona de proyecto. Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 28 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos Determinación del perfil de suelos La primera labor por llevar a cabo en la investigación de suelos consiste en la ejecución sistemática de perforaciones en el terreno con el fin de determinar la cantidad y extensión de los diferentes tipos de suelos, la forma como estos están dispuestos en capas y la detección de la posición del nivel de agua freática. https://www.portalfruticola.com/noticias/2016/12/01/calicatas-toma-de-muestras-y-descripcion-de-suelos/ Muestreo de las diferentes capas del suelo En cada perforación ejecutada deberán tomarse muestras representativas de las diferentes capas de suelos encontradas. Estas muestras pueden ser de dos tipos: Alteradas e inalteradas. https://estudiosgeotecnicos.info/index.php/muestras-alteradas-o-representativas/ https://grupozaraki.com/blog/f/pozo-a-cielo-abierto-pca Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 29 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos Ensayos de laboratorio Se les ejecuta a las muestras obtenidas para determinar las propiedades físicas en relación con la estabilidad y capacidad de soporte de la subrasante. Las pruebas de laboratorio más aplicable son las siguientes: Determinación del contenido de humedad. Análisis granulométrico. Determinación del límite plástico. Determinación del límite líquido. Peso específico. Compactación. Densidad del suelo en el terreno. Resistencia del suelo. Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 30 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos Determinación del suelo típico de subrasante para una unidad de diseño Esto se determina a partir de la obtención de la granulometría, los límites líquidos, plástico y el perfil de suelos respectivo. La inestabilidad volumétrica y la inestabilidad perjudican las capas inferiores del pavimento. Controlar los fenómenos de expansión y contracción de los suelos finos. Ensayos para estimar los cambios volumétricos. Relaciones con IP, LC, LL, actividad. Presión de expansión de Lambe. Expansión libre. Expansión CBR. Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 31 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos Fundamental para determinar el buen o mal comportamiento del pavimento. Contemplar el dimensionamiento de las obras de subdrenaje y el drenaje superficial. Fuentes del agua en los pavimentos. Ascensión capilar. Infiltración vertical (grietas). Flujo interno en cortes y terreno de apoyo. Los cambios de contenido de agua en los suelos finos originan: Variaciones en la resistencia. Variaciones en la deformabilidad. Inestabilidad volumétrica. Fenómeno de bombeo. https://figshare.com/articles/figure/Schematic_repr https://www.thestar.com/yourtoronto/the_fixer/2011/02/23/the_fixer_f esentation_of_the_principles_of_frost_heave/4036 rozen_ground_a_real_pavement_pusher.html 575 Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 32 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos Métodos de mejoramiento de suelos Físicos Químicos (estabilizaciones) Mecánicas Físicos Químicos Mecánicos Confinamiento (suelos Con sal Compactación friccionantes) Consolidación previa (suelos finos Con cemento arcillosos) Mezclas (suelo con Con asfalto suelo) Vibroflotación Con cal Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 33 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos Ensayo CBR. Ensayo de módulo resiliente. Ensayo de placa. https://lkhanal.wordpress.com/2010/12/0 https://www.southerntesting.co.uk/handouts/cali https://tml.jp/e/knowledge/special_ins/hfwd.html 6/soil-section-2/ fornia-bearing-ratio-cbr-test/ AASHTO Analíticos Asfalto CBR (Mr) Mr Concreto k k CBR: California Bearing Ratio Mr: Módulo resiliente K: Módulo de reacción de la subrasante Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 34 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos De laboratorio Con muestra inalterada De campo Se recomienda su Se recomienda ejecución cuando las Se recomienda cuando las condiciones de la cuando las condiciones de la subrasante se van a condiciones de la subrasante no se alterar durante la subrasante no se van a alterar construcción. van a alterar. durante la construcción. https://www.southerntesting.co.uk/services/ground-site-investigation-consultants/cbr-test/ https://www.indiamart.com/proddetail/california-bearing-ratio-cbr-test-24135496688.html Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 35 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos  Diámetro de carga: 76.2 cm (30”)  Se aplica presión lentamente hasta alcanzar 10 psi (69 kPa). Se mantiene la presión constante hasta que la velocidad de deformación se hace asintótica (0.001 in/min) por 3 minutos. Se mide la deformación del plato en la orilla (3 puntos a 120°). Se calcula k=p/ para p=10 psi.  El valor “k” refleja de buena manera la forma en que un pavimento rígido transmite las cargas a las capas inferiores del suelo. Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 36 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos K=p/ (pci ó k/cm3) Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 37 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos Modulo de reacción de la subrasante de Westergaard Constante del Losa resorte https://es.slideshare.net/AntonioJoaqunLpezRoc/ingenieria-civil-ensayo-de-carga-con-placa-dinmica Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 38 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos Las cargas de tránsito se transmiten al suelo a través de la estructura del pavimento ejerciendo una presión dinámica y repetitiva. σd σ3 σ1= σd+ σ3 σ3 + = σ3 σ3 σ1 σd Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 39 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos Colapso Deformación Permite establecer la capacidad de soporte de los materiales granulares y estabilizados en condiciones semejantes a las que existen en el terreno. Ejemplo: σd σ3 σ1= σd+ σ3  Estado de tensiones (nivel de confinamiento y carga desviatoria). σ3 + = σ3 σ3  Condiciones de humedad y tiempo. σ1 σd Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 40 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos σd σ3 σ1= σd+ σ3 σ3 + =σ 3 σ3 σ1 σd Módulo resiliente Parámetro equivalente al módulo elástico, cuando los materiales “no elásticos” se encuentren trabajando a niveles de tensión y deformación baja El ensayo triaxial tradicional se utiliza para obtener el grado de cohesión y el ángulo de fricción de materiales granulares y materiales estabilizados. De esta forma se puede construir la envolvente de falla usando el círculo de Mohr. Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 41 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos Un buen pavimento no debe deformarse más de 20 a 30 mm en 20 años.  Si la base y sub-base toman parte de la deformación, se estima que la subrasante no debería deformarse más de 10 mm. Por lo tanto en dicho rango de deformaciones, estará trabajando en el rango elástico. El módulo resiliente representa solo el comportamiento elástico de un suelo compactado al 95% de su densidad. εr Deformación elástica Deformación total Deformación acumulada plástica Deformación plástica Deformación plástica Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 42 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos Deformación de la subrasante Deformación capa asfáltica Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 43 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos Material Material tipo I Todo material granular tipo II Suelo de subbase no tratada no concordante de base y subbase no con el criterio del ligado material tipo I A-4, A-5, A-6, Suelo de subrasante no tratado que reune los A-7, Podrá incluir A-1-b, requisitos: menos del A-2, A-3 70% pasa el tamiz 10 y máximo un 20% el tamiz 200 A-1-a, A-1-b, A-2, A-3 Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 44 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos Metodologías para la tramificación de proyecto Criterios para Preparación para reemplazo de la subrasante suelo  Criterio del percentil.  Criterio del ingeniero con verificación estadística.  Diferencias acumuladas. Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 45 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos Determinar el tránsito de diseño. Ordenar de menor a mayor todos los valores de los ensayos de CBR. Determinar en cada cambio de valor de CBR, el número total de valores que son mayores o iguales a este valor y expresarlo en porcentaje con relación al total. Elaborar un gráfico CBR vs % Valores mayores o iguales. Obtener de la anterior curva el CBR de diseño teniendo en cuenta el porcentaje que determine el tránsito de diseño. Abscisa CBR (%) Se realizó un programa de exploración Dm 10.000 4 geotécnica para la medición del CBR de los suelos de subrasante de distintas Dm 10.500 6 calicatas en un tramo de carretera de 5 Dm 11.000 10 km de longitud. Dm 11.500 10 Dm 12.000 8 Se estima que el tránsito que solicitará Dm 12.500 20 el pavimento es de 3 millones de ejes Dm 13.000 32 equivalentes (N). Dm 13.500 25 Dm 14.000 35 Los resultados fueron los siguientes: Dm 14.500 23 Dm 15.000 25 Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 46 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos Menor a %valores N° Valores >=s mayor >=s 1 4 11 100 2 6 10 90.9 3 8 9 81.8 4 10 8 72.7 5 10 - 6 20 6 54.5 7 23 5 45.5 8 25 4 36.4 9 25 - 10 32 2 18.2 11 35 1 9.1 Número de ejes de Percentil a 8.2 t en el carril de seleccionar para diseño (N) hallar la resistencia < 104 60 104 – 106 75 > 106 87.5 Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 47 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos Este procedimiento también se puede llevar a cabo con la propiedad del módulo resiliente del suelo como una alternativa al CBR. Puede estimarse a través del Módulo Resiliente (MR) que se obtiene directamente de ensayos de laboratorio o de terreno, o mediante relaciones empíricas con el CBR: Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 48 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos Este método resuelve analíticamente los posibles puntos donde se debe tramificar. Se deben identificar los cambios de pendiente. Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 49 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos  Realizar un estudio de mecánica de suelos que permita establecer procedimientos para densificar el suelo junto con drenarlo.  Reemplazar un estrato de suelo de baja capacidad de soporte por otro mejor, cuidar el efecto piscina que se puede generar por que el suelo de reemplazo es más permeable que el que lo rodea. Para reemplazarlo se recomienda suelos con CBR ≥ 20%.  Cuando se indique la presencia de suelos de subrasante con CBR ≤ 10%, se recomienda incluir una capa de mejoramiento CBR ≥ 20%. Esto se traduce en un Mr modificado.  Colocar un geotextil que aumente la capacidad de soporte del suelo. El términos de diseño la incorporación de un geotextil equivale a elevar la capacidad de soporte del suelo entre un 3% a 5%. El geotextil evita también la contaminación del suelo de reemplazo o de las bases granulares. Se debe diseñar de acuerdo con las recomendaciones del fabricante. Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 50 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos El reemplazo de suelos se debe decidir a nivel de proyecto; sin embargo, resulta una obligación realizarlo durante el proceso de construcción si la subrasante se presenta con un valor de diseño menor al de diseño. El suelo tiene un CBR ≤ 3% o se trata de suelos expansivos. El mejoramiento permite elevar el valor de diseño u homogeneizar los tramos de diseño. Criterio en USA (Illinois) Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 51 Profesor: Carlos Rodolfo Marín Uribe Introducción a la Ingeniería de Pavimentos Módulo Elástico de un Sistema Bicapa Mediante esta formulación se permite determinar el módulo resiliente de una subrasante que incluye una capa superior de mejoramiento. MRd: Módulo resiliente de diseño (MPa) F: factor dado por la ecuación MR0: Módulo resiliente de la subrasante o capa de orden 0 (MPa) MR1: Módulo resiliente de la capa de orden 1 (MPa) h: Espesor de la capa de orden 1 (m) Universidad Surcolombiana Ingeniería Civil 52