Parcial 1 Flashcards
1
Q
Etapas en el desarrollo de los métodos de diseño vial
A
Primera Etapa: Antes de la Segunda Guerra Mundial
Los primeros métodos de diseño de pavimentos se basaban en:
- Características del suelo de fundación.
- Comparación con pavimentos similares de buena duración.
- Medición del tráfico basada en conteo de vehículos y clasificación por intensidad (pesado, medio, ligero) y carga máxima por eje.
- Métodos de diseño destacados: “Índice de Grupo” y “CBR”.
Segunda Etapa: 1945 - 1988
En este periodo, el diseño de pavimentos evolucionó significativamente debido a:
- Cuantificación de los factores que influyen en el diseño y su comportamiento.
- Estudios sobre la acción de cargas en la estructura del pavimento, el efecto de estas y su numero de aplicaciones.
- Introducción del concepto de “grado de falla”.
- Desarrollo de modelos teóricos ajustados con datos de campo.
Tercera Etapa: A partir de 1993
- AASHTO realizó sus guías de diseño
- En 2002, se desarrolló el Método Empírico-Mecanicista, basado en principios fundamentales de esfuerzos y deformaciones.
- Se incorporaron nuevos factores en la ecuación de diseño, lo que permitió un mejor ajuste a las condiciones reales de carga y materiales, resultando en diseños mas racionales y precisos
2
Q
Principales Ensayos de Carreteras
A
- Carretera Experimental de Maryland (USA) - 1949
- Objetivo: determinar el daño causado por distintos tipos de ejes y cargas.
- Resultados clave:
>Desarrollo de fórmulas de equivalencias de cargas.
> El agrietamiento aumentó con la magnitud de la carga, para la mayoría de las secciones de pavimento rígido.
> El “bombeo” cuando las losas estaban apoyadas sobre suelos finos, pero no sobre bases granulares.
>El “bombeo” produjo mayores deflexiones en las esquinas de las losas.
>El alabeo se producía principalmente en las esquinas de las losas.
> El aumento de velocidad reducía los daños en el pavimento.
- Experimento Vial de la AASHO (USA) - 1958-1960
- Considerado la prueba de carreteras más completa hasta la fecha.
- Evaluó pavimentos flexibles y rígidos con distintos espesores y materiales.
- Introdujo los conceptos de “servicapacidad” y “comportamiento” del pavimento.
- Se desarrollaron ecuaciones de diseño basadas en carga, configuración y frecuencia.
- Se construyeron seis circuitos identificados del 1 al 6, cada uno con distintos tipos de cargas y configuraciones.
- En pavimentos asfalticos
*Se presentaba mayor agrietamiento en la estación fría.
*La velocidad reducía la magnitud de las deflexiones.
*“Ley de la Cuarta Potencia” sobre equivalencias en el efecto de las diferentes cargas por eje. - En pavimentos rigidos
*El escalonamiento se produjo en las grietas y en las juntas sin varillas de transferencia de carga.
*El “bombeo” es un factor de falla y se presentó con mayor frecuencia en los bordes del pavimento.
*Los pavimentos de concreto simple con juntas se deflectan menos que los de concreto reforzado.
*El aumento de la velocidad se tradujo en disminuciones de deformaciones y deflexiones.
- Carretera Experimental WASHO (USA) - 1952
- Objetivo: estudiar el efecto de tipos de ejes e intensidad de carga en pavimentos flexibles.
- Principal hallazgo: un eje doble de 12,7 ton equivale en daño a un eje simple de 8,2 ton.
- Carretera Experimental LARR (Alemania) - 1957-1958
- Prueba en la Autopista Nº 36 con pavimentos de concreto armado y mezclas asfálticas.
- Resultados clave:
- Mayor daño por cargas en ejes simples en comparación con ejes dobles.
- Efecto de la temperatura en la aparición de grietas en pavimentos de concreto.
3
Q
Clasificación de Suelos: Fundamento Físico, Prácticas Actuales y Recomendaciones
A
El SUCS clasifica los suelos en función de su granulometría y los límites de Atterberg. Un criterio clave es el contenido de finos (partículas menores a 0,075 mm). Además, este sistema permite diferenciar suelos drenados y no drenados, lo que influye en su comportamiento mecánico.
El SUCS es fundamental en la geotecnia, pero no considera ciertos parámetros importantes, como la superficie específica, la rigidez cortante a baja deformación y la variabilidad espacial. Se presentan técnicas sencillas para mejorar su cuantificación, obtener información más detallada sobre su comportamiento mecánico - químico y facilitar su incorporación en la rutina de laboratorio.
Técnicas Complementarias para la Clasificación de Suelos
- Superficie Específica – Absorción de Azul de Metileno
La superficie específica afecta la fábrica, la permeabilidad y la adsorción química del suelo. Se mide utilizando la absorción de azul de metileno, un método económico y sencillo. - Módulo de Corte Máximo (Gmax) – Uso de “Bender Elements”
El módulo de corte máximo es clave en estudios de asentamientos, estabilidad y licuefacción. Se mide con “bender elements”, que permiten calcular la velocidad de propagación de ondas de corte en el suelo. - Forma de las Partículas – Cartas de Identificación
La forma de las partículas (esfericidad, redondez y rugosidad) influye en la densidad y resistencia del suelo. Se utilizan cartas de identificación para evaluar estas características. - Conductividad Eléctrica del Fluido Intersticial – Refractómetro de Salinidad
La conductividad del fluido intersticial refleja la concentración de sales, esto permite evaluar la influencia química en el comportamiento del suelo. - Cargas Eléctricas en Suelos Finos – Capacidad de Intercambio Catiónico (CEC)
La CEC mide la carga eléctrica de las partículas del suelo y su interacción con los fluidos. Es un factor importante en suelos expansivos y en procesos de contaminación.
4
Q
Tipos de pavimentos:
A
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5
Q
Eventos historicos:
A
Invención de la rueda - 3000 A.C. - Asia - Facilitó el intercambio comercial y el desplazamiento de las personas
Caminos de gran longitud - 500 A.C. - Asia - Vía de enlace entre Susa (Persia) y el Mediterráneo
Legislación sobre caminos - 1607 - Francia - Se sancionó el primer código de carreteras, estableciendo métodos de construcción mantenimiento de caminos
Uso del alquitrán - 1848 - Inglaterra - Primer camino con superficie pavimentada
Uso moderno del asfalto - 1852 - Francia - Primer pavimento con asfalto natural
Caminos de hormigón - 1879 - Escocia - Primer pavimento de concreto de cemento
Automóvil de llanta neumática inflable - 1895 - Francia
1905 - Tratamiento Superficial en Nueva York
1930 - Emulsiones Asfálticas en España y Francia
Crisis Energética de 1974 - Mezclas en frío
6
Q
Estructura de un pavimento Romano:
A
Entre más bajo esté la capa, más grande es el tamaño de la roca
Los pavimentos romanos eran estructuras altamente duraderas compuestas por varias capas: piedras grandes para estabilidad y drenaje; grava gruesa; grava fina y arena para soporte; losas de piedra o adoquines como capa superficial. Diseñados con una ligera inclinación para el drenaje, estos pavimentos resistían el tráfico intenso y se adaptaban a diversos terrenos, lo que permitió la construcción de una red vial eficiente y duradera.
7
Q
Personajes importantes:
A
John McAdam
Construyó caminos con una capa de partículas de piedra partida de igual tamaño, cubierta por partículas más pequeñas, la cual se consolidaba bajo tránsito, hasta formar una capa de rodadura densa e impermeable
Edouard Michelin
Inventó el neumático inflable y desmontable para automóvil y, en 1895, condujo el primer automóvil con llantas de este tipo en la carrera París
8
Q
Evolución de la Infraestructura Vial de Colombia
A
1930 - Inicio de la Modernización Vial
1940 - Pavimentos Asfálticos
1950 - Expansión de la Red Vial
1960 - Estudios de Ingeniería Vial
1970 - Pavimentos de Hormigón
1980 - Innovaciones Tecnológicas
1990 - Normatividad y Regulaciones
2000 - Sostenibilidad en Pavimentos
2010 - Pavimentos Inteligentes
2020 - Digitalización y Monitoreo
9
Q
El daño en pavimentos es causado por:
A
Exceso de carga
Presión de inflado de una llanta
Avión - 120 a 200 psi
Camion - 80 psi - Lo s camiones elevan la presión de inflado, lo que reduce el rea de contacto y daña más a los pavimentos
10
Q
Alabeo
A
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11
Q
Definición de pavimento:
A
Estructura constituida por varias capas de materiales seleccionados, diseñada y construida técnicamente y que son capaces de resistir: las cargas, medio ambiente, transmitir esfuerzos (σ) y deformaciones (ε) al suelo y brindar al usuario comodidad, seguridad, rapidez y economía
12
Q
Parámetros de diseño:
A
Criterios de falla
Subrasante
Materiales y sus propiedades (cada vez más escasos)
Transito y/o carga (han incrementado según el tiempo) (carga limite = 52 ton)
Clima y condiciones de ambiente (temperatura afecta el módulo dinámico) (para un gradiente térmico grande, se recomienda losas cuadradas)
13
Q
Características de un pavimento:
A
Resistencia mecánica (en cada una de sus capas)
* Soportar cargas nivel razonable
* Materiales que la conforman
* Espesor para distribuir los esfuerzos
* Agentes de Intemperismo
* Subrasante absorbe fracción
* Deformaciones recuperables y/o remanentes
* Soportar velocidad
* Superficie de rodadura
Seguridad
* Textura adecuada
* Rugosidad
* Visibilidad
* Señalización
* Color adecuado evite reflejos
* Deformaciones, discontinuidades y baches
* Lisura y resistencia al deslizamiento
Durabilidad
* Factores económicos
* Buen diseño del pavimento
* Condiciones adecuadas de drenaje (impermeabilidad, para evitar la penetración de agua que pueda debilitar al pavimento y subrasante)
Economía
* Balance
* Resistencia
* Estabilidad
* Costos
* Genera accesibilidad
* Genera rentabilidad
Comodidad
* Reducción de ruido
Consideraciones ambientales
14
Q
La actividad del suelo (A)
A
Indica la capacidad de absorción de agua, para retener agua o las características de hinchamiento y contracción.
La actividad del suelo está dada por:
A = Ip / C = Índice de plasticidad / Porcentaje (peso) de fracción de arcilla más fina que 2 μ
Para saber si una arcilla es expansiva, se mide la actividad y despues se hace el ensayo de Lambe
La clasificación según la actividad es:
Baja
A <= 1
Caolinita
Mediana
1 < A <= 4
Illita
Alta
A > 4
Montmorillonita
15
Q
Bombeo
A
El agua entra por las juntas del concreto hidráulico, lava los finos y cuando un carro pasa y aplica presión, la mezcla sale por la juntas, generando huecos y una alta probabilidad de fisuramiento
La diferencia entre las losas, cuando hay bombeo, se llama escalonamiento (esta diferencia de altura debería ser cero) (para evitar esto se debería colocar las dovelas o mecanismos de enganche)
El suelo debe ser fino para ser erosionable y para que haya bombeo, por eso los pavimentos rígidos siempre deben ser soportados por subbases
16
Q
Los pavimentos construyen por razones:
A
Políticas, económicas y sociales (militares: en tiempo antiguos)
17
Q
Torsion en pavimentos:
A
El pavimento asfáltico no soporta torsión
Un vehículo genera torsion en la curva o cuando uno parquea (el pavimento tiene un comportamiento distinto en curva (más deterioro) que en tramos rectos(
Los parqueaderos se hacen en concreto hidráulico
Entre más lento vaya un vehículo, más daño hará al pavimento
Normalmente en aeropuertos y puertos, el concreto es articulado
18
Q
CBR
A
Los valores del ensayo proporcionan información clave sobre la calidad del suelo.
CBR < 3%: Indica un suelo con alta plasticidad y muy baja capacidad portante.
CBR entre 10% y 20%: Suelos con capacidad moderada de carga.
19
Q
Rugosidad:
A
Entre mas rugoso, mas consumo de combustible y más ruidoso
El asfalto es más liso, el hidráulico tiene texturas
20
Q
Periodo de diseño:
A
Concreto asfaltico = 10 años
Concreto hidraulico = 20 años
21
Q
Transito:
A
TPD = Carros, buses y camiones
El tiempo se traduce a transito y cada vehículo se convierte en ejes equivalentes de 8,2 ton (ley de cuarta potencia)
Los automóviles no consumen el pavimento (cargas inferiores a 8,2 toneladas no generan daño en el pavimento), al ser livianos, los que sí lo hacen son los buses y camiones
En el eje vertical se inicia en 4,5 (servicialidad) y cuando esté llegando a 2 o 2,5 se hace una rehabilitación.
Gráfica de serviciabilidad vs tiempo (transito):
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22
Q
Comportamiento en las capas del pavimento:
A
La carpeta asfáltica sufre compresión y la base granular tracción
En la subrasante se genera una deformación por compresión vertical
Graficamente:
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23
Q
Porcentaje de vacíos
A
Contenido de vacíos en una mezcla asfáltica = 5%
Las carpetas se diseñan impermeables
El contenido de vacíos aporta flexibilidad y soporte ante la deformación
Para mezclas drenantes : mínimo 25%, máximo 45% de vacíos
El agua penetra y se evita salpicadura e hidroplaneo
Cuando el asfalto entra en contacto con el agua, se oxida o envejece, por lo que debe tener algún aditivo
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Q
Recomendaciones en un pavimento:
A
Evitar que el pavimento no tenga fricción (preocupante cuando hay derrape en curvas y cuando está mojado)
Los terrenos planos son los que más se dañan (se generan ojos de pescado)
A veces se coloca una carpeta asfáltica debajo de la losa hidráulica para evitar erosión
Siempre se tiene riego de imprimación en pavimento flexible
Se debe tener en cuenta las puertas de acceso a vivienda y a garaje en el diseño de vías urbanas, ya que estos dan accesibilidad a través de los andenes
Cuando la estratificación o composición del suelo varía en un mismo tramo de carretera, se debe mejorar la subrasante. La BG, carpeta y SBG se conservan iguales
La berma y la calzada tienen el mismo bombeo
Una finisher no puede instalar más de 15 cm de asfalto
El ancho mínimo de carril es de 3m
El pavimento hidráulico el espesor es entre 15 a 28 cm
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Modulo dinamico del asfalto (Smix)
Es función de la velocidad
Se puede tener valores altos con un asfalto modificado
26
Adoquin:
Debe resistir 4,5 MPA
Espesor mínimo de 10 cm
Tiene una pequeña capa de arena
Debe estar confinado
Ayudan a reducir la velocidad
27
Método Superpave
Considera el tráfico y las condiciones climáticas.
Usa ensayos como el PG (Performance Grading) para el ligante asfáltico.
Evalúa la resistencia al ahuellamiento y la fatiga de la mezcla.
Aplicación: En carreteras de alto tráfico y zonas con variaciones extremas de temperatura.
28
Método Hveem
Evalúa la estabilidad de la mezcla mediante la compactación, la cohesión y la resistencia al esfuerzo cortante.
Considera la relación entre vacíos de aire y contenido óptimo de asfalto.
Aplicación: Se usa en carreteras de tráfico medio y bajo.
29
Método Marshall
Basado en la prueba de estabilidad y fluencia Marshall.
Determina la relación óptima de asfalto mediante compactación con martillo.
Se basa en parámetros como estabilidad, flujo, vacíos de aire y vacíos en el agregado.
Aplicación: Común en aeropuertos y carreteras de tráfico medio.
30
No se diseña un pavimento hidraulico:
Sobre una falla geológica
Sobre un sector sin alcantarillado (para ello se pide un certificado de estado de redes, dado por empopasto)
31
La capacidad portante:
Es la máxima presión que un suelo puede soportar sin deformarse o fallar. Es un factor fundamental para la seguridad y estabilidad de cualquier construcción.
Cuando a un material se le quiere bajar la plasticidad, se adiciona arena, pero eso afecta su capacidad portante, disminuyendola
32
Riego de imprimación y riego de liga
Riego de liga, une dos capas asfalticas
Riego de imprimación, une granular con una asfaltica (si la base está estabilizada con cemento, no se usa riego de imprimación)
En un pavimento rígido, entre la SBG y la losa, se utiliza un antifriccionante, para garantizar el movimiento de la losa cuando un vehículo pasa
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Caso practico:
Es mejor dejar la capa más grande arriba, ya que si llega a fallar la liga la capa que queda trabajando es la de 14cm
34
Pasos para construccion:
Diseño
Materiales
Equipos y maquinaria
Proceso constructivo (se toman ensayos y comparan los valores con los parámetros)
Clima
35
Fases del diseño de una vía:
Diseño geométrico
Diseño de capacidad
Diseño estructural
Selección del tipo de pavimento
Determinación de los espesores de capas
Dosificación de materiales
36
Pavimentos flexibles:
Color oscuro: Baja capacidad reflectiva
Menor costo de construcción
Mayor comodidad en la circulación
Alto mantenimiento durante primeros años
Cuando se ahuella se puede producir hidroplaneo
Baja resistencia a los ataques químicos
El parcheo tiene bajo costo
Las operaciones de rehabilitación son menos costosas
37
Pavimentos rigidos:
Color claro: Alta capacidad reflectiva
Mayor costo de construcción
Menor comodidad en la circulación
Bajo mantenimiento durante primeros años
Resistente a las deformaciones permanentes
Alta resistencia a los ataques químicos
El parcheo es costoso
Las operaciones de rehabilitación son más costosas
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Clasificación de los pavimentos
PAVIMENTO ASFÁLTICO
Una capa de rodadura (mezcla de materiales granulares y asfálticos), que se construye sobre una capa de base granular o estabilizada y una capa de subbase
Si la capa de base es de tipo granular, el pavimento se llama "flexible", en tanto que si está constituida por materiales estabilizados, el pavimento se denomina "semi- rígido"
PAVIMENTO RÍGIDO
Conjunto de losas de concreto de cemento portland que se pueden construir directamente sobre la subrasante preparada o sobre una capa intermedia de apoyo (base o subbase), elaborada con materiales granulares o estabilizados o con un concreto pobre.
PAVIMENTO DE CONCRETO SIMPLE CON JUNTAS
>Contiene suficientes juntas para controlar todas las grietas previsibles
>Este tipo de pavimento no contiene acero de refuerzo
>Puede llevar varillas lisas en las juntas transversales y varillas corrugadas en las juntas longitudinales
>Tienen barras de transferencia o dovelas (transfieren la carga de una losa a otra)
PAVIMENTO DE CONCRETO REFORZADO CON JUNTAS
>La longitud de las losas oscila entre 7.5 y 15 metros, motivo por el cual requiere acero de refuerzo para mantener unidas las fisuras transversales que se desarrollan
>El acero de refuerzo no tiene por función tomar esfuerzos de tensión producidos por las cargas del tránsito
PAVIMENTOS DE CONCRETO CON REFUERZO CONTINUO
>No requieren juntas transversales de contracción a intervalos regulares
>Contienen mayores cuantías de acero de refuerzo
>El acero intenta forzar el agrietamiento a intervalos pequeños, de 1 a 2 metros y mantiene firmemente unidas las grietas que se forman
PAVIMENTOS DE CONCRETO CON REFUERZO ESTRUCTURAL
>En estos pavimentos el acero asume tensiones de tracción y compresión, de manera que es posible reducir el espesor de las losas
>Se utilizan principalmente en pisos industriales, donde las losas deben resistir cargas de gran magnitud
>Las dimensiones de las losas son similares a las de los pavimentos de concreto simple, y el acero no debe atravesar la junta transversal para evitar la aparición de fisuras
PAVIMENTO ARTICULADO
Capa de rodadura está constituida por un conjunto de pequeños bloques prismáticos que se ensamblan de manera que formen una superficie continua, los cuales se apoyan sobre una capa de arena que, a su vez, se encuentra sobre una capa de base (granular o estabilizada) y sobre una capa de subbase, generalmente granular
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Funciones de las capas de un pavimento
Subrasante: Sirve como fundación del pavimento. Puede ser en corte, en terraplén o mixta, y según el material puede ser de roca, suelo arenoso, limoso o plástico.
Base y Subbase: Pueden ser granulares simples, de suelo estabilizado o asfálticas, cumpliendo funciones de transición, resistencia, drenaje y amortiguación de deformaciones.
Bases estabilizadas: Mezcladas con cemento, cal, asfalto o aditivos químicos para mejorar la resistencia y evitar el bombeo.
Riego de imprimación: Se aplica entre capas para ligar e impermeabilizar, utilizando asfalto líquido o emulsiones asfálticas.
Carpeta asfáltica: Brinda una superficie de rodadura segura, suave y cómoda, mejorando la impermeabilidad, resistencia estructural y limpieza. Puede incluir tratamientos superficiales o macadam asfáltico.
Juntas: Controlan agrietamientos por expansión o contracción y facilitan la construcción.
Losas de concreto: Proporcionan resistencia estructural, superficie de rodadura e impermeabilización.
Elementos de superficie: Bloques de piedra, madera, ladrillo, concreto y otros materiales que cumplen funciones como mejorar la seguridad, la capacidad estructural, la impermeabilización, la limpieza y el ornato
40
Hidrología e hidráulica:
Útil para saber las áreas a drenar, con lo cual se obtiene los caudales y con ello se obtienen los diseños de los alcantarillados (sección transversal)
El diámetro mínimo de una alcantarilla en una carretera es de 36 pulgadas (debe alcanzar para hacer la limpieza)
El diseño de un tubo de alcantarilla no va a presión porque provoca erosión en el desembocadura (se utilizan disipadores en forma de gradas)
Las cunetas se diseñan en concreto hidráulico porque el concreto asfáltico se oxida al contacto directo con el agua.
Debajo de las cunetas se coloca un filtro (geotextil y otras cosas)
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Objetivo del drenaje vial:
Conservar la carretera
Funcion socioeconomica
Prevención del impacto ambiental (mejorar el drenaje natural)
Reducción de la erosión (deslizamientos)
42
El drenaje superficial y el drenaje subterráneo:
Drenaje superficial
Se encarga de recolectar y canalizar el agua de lluvia y escorrentía sobre la superficie del suelo (previene acumulación).
Usa estructuras como cunetas, canales, zanjas, drenajes en laderas y alcantarillas.
Evita la erosión, inundaciones y encharcamientos en carreteras, campos y áreas urbanas.
Drenaje subterráneo
Se encarga de evacuar el exceso de agua que se infiltra en el suelo (manejo de agua en subsuelos).
Usa tuberías perforadas, pozos de drenaje, mantos filtrantes y sistemas de drenaje profundo.
Controla el nivel freático, mejora la estabilidad del suelo, previene daños estructurales y evita saturaciones.
Se usa en cimentaciones, túneles y obras donde el agua subterránea puede causar problemas estructurales.
Aumentan la capacidad portante de la subrasante
Previenen fenómenos de erosión interna y bombeo
43
Métodos para reducir el efecto del agua en los pavimentos
Propios de la superficie del pavimento
Zanjones y cunetas
Obras de drenaje en plataformas y márgenes
Bordillos
Obras de drenaje transversal
Sumideros
Bajantes
Interno
Alcantarillas
Puentes
Capas permeables dentro del pavimento
Subdrenes longitudinales
Subdrenes transversales
44
Mecanica de suelos:
Para que un suelo tengo capacidad de carga, los materiales granulares deben estar en contacto, cuando le entra agua a un suelo, las partículas son separadas y se puede esta capacidad
El incremento de la presión de poros reduce la fricción interna y la resistencia al corte de los suelos
45
El efecto de presión de poros afecta a las capas de forma que
La subrasante (siempre acaba deformada porque está conformada por finos)
La CBG y la base, al estar bien compactadas, no se afectan por el agua
El arena, al entrar en contacto con el agua, se genera el fenómeno de licuefacción
El objetivo de las diferentes capas es que se diseñen para que la subrasante no se afecte por el agua
46
Hidroplaneo:
Pérdida de contacto entre la superficie y la llanta
Existe la posibilidad de que se desarrollen películas de agua muy gruesas sobre la superficie del pavimento en instantes de lluvia. Estas películas generan hidroplaneo.
Existen modelos que predicen, a partir de la condición superficial del pavimento y de la intensidad de la lluvia, la velocidad vehicular a la cual se produce hidroplaneo, la cual se debe comparar con la velocidad de operación de la carretera.
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Terminos:
PCC: losa de concreto hidráulico
HMA: Mezcla asfáltica densa en caliente
48
Cuando hay agua atrapada en un bache:
Se pierde la adherencia del agregado - ligante
Se empieza a desprender el ligante
Se debilita la carpeta asfáltica
Se agrieta
Se pierde la adherencia entre capas y se quiebran
Se produce escalonamiento y bombeo
49
Capas sobre capas:
Se puede colocar una capa de concreto asfáltico sobre otra de concreto asfáltico
Se puede colocar HMA y encima una losa de PCC (whitetopping)
Se puede colocar PCC y encima una losa de HMA (black topping)
Se puede colocar una losa de PCC sobre otra de PCC, siempre y cuando, las juntas coincidan
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Factores topográficos para el drenaje:
Se debe tener en cuenta el tipo de terreno:
En terreno plano: Por lo general se hace terraplén para poder asegurar el drenaje. Hay problemas por las lluvias.
Terreno ondulado: No es muy difícil porque hay mezclas de terreno en pendientes
En montaña y escarpado: se deben diseñar teniendo en cuenta la pendiente en sección transversal y longitudinal. Hay secciones en terraplén y corte (debe si o si tener filtros) (se debe tener en cuenta el disipador de energía en alcantarillado)
Se tiene en cuenta la situación de la carretera respecto del terreno natural: corte, terraplén, media ladera.
En todo lado (corte o terraplén) (sea la topografía que sea) se debe colocar las cunetas
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Factores hidrológicos para el drenaje:
Variaciones en el nivel y caudal de aguas subterráneas
A lo largo del tiempo la humedad va desde las extremos de la vía hasta el centro
El agua que fluye sobre la plataforma de una carretera es aportada por taludes superiores adyacentes, o el escurrimiento local.
El flujo debe ser encauzado de tal manera que no se produzcan daños a la carretera ni se afecte su transitabilidad.
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Factores geotécnicos para el drenaje:
Naturaleza y condiciones de los suelos (homogeneización, permeabilidad, compresibilidad, estratificación)
Posibilidad de deslizamiento o de erosión del terreno (taludes)
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Tratamientos superficiales:
No son estructurales
Son para bajo tránsito
Se divide en:
Simple: Afirmado, asfalto, grava y se comprime
Doble: dos capas de asfalto y dos capas de grava
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Vía con control total de acceso o autopista:
Vía especialmente diseñada para altas velocidades de operación con los sentidos de flujos aislados por medio de separadores, sin intersecciones a nivel y con control total de accesos.
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Sumideros o alcantarillas:
Recolecta el agua y la deposita en un lugar determinado (colector)
Tipos: rejilla, lateral y combinado
Problemas: se roban las tapas
Drenaje subterráneo (filtro) y drenaje superficial (cunetas) (siempre se debe dirigir a una caja)
Si el PIV longitudinal queda distinto a la caja de drenaje, va a haber empozamiento
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Bajantes:
Se abre el bordillo y el agua cae conectándose a drenajes naturales
Permiten la conducción de las aguas colectadas por los bordillos hacia la base de los taludes de los terraplenes
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Drenaje transversal
Tiene por objeto dar paso expedito al agua que cruza de un lado a otro de la vía
Se divide en:
Obras de drenaje mayor - Puente
Obras de drenaje menor - Box culvert, alcantarilla
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Puente:
Estribos - columnas del puente al inicio y final
Pila - columnas intermedias del puente
Luz - de estribo a estribo
Menor a 10 m, obra de drenaje menor (pontones) 40 ton
Mayor a 10 m, obra de drenaje mayor (puentes) 52 ton
Los puentes en antaño se construían en la sección más angosta posible del rio
Los estribos de puentes se empalman con una curva circular compuesta de 2, 3 o 4 radios
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Cunetas:
Zanjas longitudinales abiertas en el terreno junto a la plataforma de la vía
Su pendiente deberá ser igual a la de la rasante de la vía, salvo que se estime necesario ceñirse más al terreno o modificar dicha pendiente para mejorar la capacidad de desagüe
La sección transversal puede ser triangular, trapezoidal, or rectangular; en la práctica, la cuneta triangular es la más usada
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El box culvert:
No está diseñado para que el vehículo ruede sobre la cubierta superior del mismo, debe haber una altura de relleno
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Elementos lineales - bordillos
Elementos de contención de los pavimentos, que protegen sus bordes y ayudan a la recolección lateral del agua de la calzada
Dado que impiden la evacuación del agua de la corona de la vía, es importante garantizar una pendiente longitudinal mínima
Si su presencia da origen a láminas de agua que generen hidroplaneo, encharcamientos o salpicaduras, se deben sustituir por cunetas
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Contracunetas:
Son zanjas que se construyen en la parte superior de los taludes y tienen como finalidad interceptar el agua que escurre por las laderas y conducirla hacia alguna cañada.
Deben impermeabilizarse de lo contrario, más son los perjuicios que se producen por la infiltración del agua que los beneficios
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Vado:
Los vehículos pasan sobre el río, el cual no tiene mayor caudal por lo que no es riesgoso
El problema es en invierno y el caudal crece
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Pendiente longitudinal
Garantiza que el agua fluya libremente y que no se presenten puntos de estancamiento.
Recomendaciones:
*En ningún caso debe ser menor del 0.5%
*Evitar pendientes menores de 0.75 % en longitudes superiores a 300 m
*Evitar pendientes menores de 0.50 % en terraplenes o zonas propensas a asentamientos.
*Evitar los cambios de pendiente que provoquen estancamiento de agua.
*Se deben evitar pendientes suaves en puntos donde se produzcan cambios de corte a terraplén.
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Pendiente transversal:
Las pendientes ayudan a garantizar que el agua fluya hacia los sistemas de drenaje, evitando la erosión y la degradación del pavimento.
Pendiente mínima recomendada: 2%.
Pendiente óptima: 3% a 4%, dependiendo de las condiciones climáticas y el tipo de tráfico.
Pavimentos zonas lluvia intensa o alto riesgo de acumulación de agua 4% a 5%
Las pendientes deben ajustarse al tipo de suelo, condiciones de drenaje local, tipo de material pavimento y capacidad de los sistemas de drenaje lateral y subdrenaje
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Microaglomerados en caliente
Son mezclas asfálticas utilizadas en la rehabilitación y mantenimiento de pavimentos. Se caracterizan por su aplicación en capas delgadas y por su capacidad de mejorar la textura, drenaje y adherencia de la superficie.
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Caudales de diseño
El método de estimación de los caudales asociados a diferentes periodos de retorno depende del tamaño y naturaleza de la cuenca aportante
Para cuencas pequeñas (menos de 1000 acres) resulta apropiado el método racional: Q=CIA
Para cuencas mayores se recomienda la fórmula de Burkli – Ziegler: Q=CIA (S/A)^0,25
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Tiempo de concentración
Tiempo requerido para la escorrentía desde el punto más remoto del área de drenaje hasta arribar a la estructura
Existen fórmulas empíricas para su determinación
Desde el punto de vista práctico, no conviene adoptar tiempos de concentración inferiores a 5 minutos
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Consideración en la velocidad del agua
Se debe tener en cuenta que la velocidad del agua no cause daños al elemento por erosión o sedimentación
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Subdrenaje longitudinal:
-Paralela al eje de la vía
-Se colocan materiales permeables
-Debe tener pendiente (mínimo del 1%)
-Pasos:
Se coloca el geotextil
Se coloca una tuberia para filtro (4” aprox)
Se coloca el relleno (grava limpia) (si se coloca material fino, polvo o piedra sucia: provoca ascensión capilar)
-Los subdrenes longitudinales se emplean para:
1. Cortar corrientes de agua subterránea, impidiendo que alcancen las inmediaciones del pavimento
2. Encauzar el agua que ingrese al pavimento por filtraciones a través de su superficie
3. Rebajar el nivel freático, manteniéndolo a una profundidad conveniente del nivel superior de la explanación
-Se usan en carreteras, en campos deportivos, en muros de contención, en edificaciones, en rellenos sanitarios
-Tipos:
* Dren Frances:
Sistema de drenaje utilizado para dirigir el agua subterránea o el exceso de agua
Elemento de filtración, para evitar colmataciones.
Espaldón de muros de Contención.
Adecuados para una gran cantidad de agua
* Geodren Planar
Geocompuesto que combina dos Geosintéticos, Geotextil No Tejido punzonado por agujas y geored
Disminuye tiempos de construcción.
Fácil instalación.
Menores Costos.
Disminuye el impacto Ambiental.
* Tec Dren
Lámina drenante con alta resistencia a la compresión y a la acción de agentes químicos. El sistema está concebido como una unidad compuesta por un Geotextil No Tejido en polipropileno unido a una lámina de HDPE mediante un tratamiento térmico especial
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Metodología de diseño para drenaje subterráneo
1. Establecer el sitio más conveniente en donde se requieran captar los fluidos.
El diseño del subdrenaje depende de las condiciones geomorfológicas, hidrológicas y geométricas del terreno.
A medida que el agua recorre el sistema, su capacidad de transporte debe aumentar debido a la acumulación de caudales.
Se recomienda complementarlo con otros elementos de drenaje
2. Estimar el caudal crítico para un tramo de diseño:
Caudal Total de diseño = Caudal de infiltración + Caudal por abatimiento de nivel freático + Caudal por escorrentía superficial
3. Establecer el geocompuestos de drenaje a usar en el sistema de filtración.
Se usa por el aumento de la vida útil del sistema de drenaje, facilidad de instalación y reducción costos
4. Establecer el sistema de evacuación de los líquidos que capta el geocompuestos de drenaje.
Este sistema será un tubo especial para drenaje.
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Los subdrenes transversales:
Se emplean como complemento a los subdrenes longitudinales en carreteras de montaña, cuando estos últimos no son suficientes para interceptar toda el agua de filtración.
Se instalan perpendiculares al eje de la vía o con un diseño en forma de espina de pez, mejorando la eficiencia del drenaje y evitando la acumulación de agua que podría afectar la estabilidad del pavimento
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Período de retorno:
Frecuencia de aparición del caudal de referencia
Depende del tránsito promedio diario
Se hace con una tabla
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Subdren transversales (para talud):
Si se calculan mal, el talud se desestabiliza
Sirve para filtrar el agua y evacuarla a través de un tubo
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Capa Permeable en Pavimentos
Estructura colocada bajo la superficie pavimentada, fabricada con materiales filtrantes que facilitan el drenaje del agua.
Su función es evacuar el agua infiltrada desde la superficie, la proveniente de las bermas o la que asciende por subpresión desde niveles inferiores.
Este tipo de capa puede ser:
1. Parte de la base: Cumple funciones drenantes y estructurales, especialmente en pavimentos rígidos.
2. Capa adicional sobre la subrasante: Sin función estructural, se usa para controlar la ascensión del agua por subpresión. En este caso, la permeabilidad de las capas superiores debe permitir el flujo adecuado del agua.
Características:
*Alta permeabilidad
*Suficiente estabilidad, para soportar las operaciones de construcción del pavimento
*Suficiente estabilidad, para resistir y distribuir los esfuerzos impuestos por las cargas del tránsito
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Geotextil:
Si al geotextil le llega el sol, se seca y se quiebra
Hay tejidos (como la saca de arroz) (no se usa para filtros) y no tejidos (similar a un paño)
El geotextil llega hasta la capa granular, no hasta la carpeta asfáltica
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Para taludes:
El ensayo de corte da el ángulo de reposo, lo cual sirve para determinar el ángulo en que el talud va a ser estable
En el caso de tener varios suelos se puede hacer en terrazas (deben estar bien diseñadas para evitar que se caigan las puntas)
Una contracuneta mal diseñada puede causar infiltración del agua e inestabilidad en el talud
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Es necesario reforzar las losas de concreto hidráulico:
Cuando hay huecos (alcantarillas o acueductos) o cuando la forma no es rectangular
Se debe reforzar las cunetas cuando hay paso de camiones o mulas y las carreteras son pequeñas
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Características de la subrasante
Sirve como soporte, se clasifica según el CBR (dependiendo de la condición que se quiera calcular, hay distintos CBR) (el más fiable y útil es el inalterado) (Para evaluar el suelo se hace el ensayo triaxial).
Se puede tener una subrasante fina o gruesa (arena, arcilla, materia orgánica = no es un suelo bueno, por lo que se excava; rocas = se debe elevar la rasante; finos = se aprovecha los finos comprimidos y se utiliza como subrasante)
Cuando se mezcla un suelo bueno con un suelo malo, el resultado es más un suelo más malo. Para ello se coloca el geotextil encima del suelo malo y encima se coloca el material de buena calidad
Cuando los suelos son de mala calidad, se recomienda usar un pavimento rígido o contruir un caisson (18m debajo)
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Diferencia entre la base y subbase
Base granular - debe ser triturada (es más rígida, es más densa que la subbase)
La subbase granular no es necesario que sea sea de trituración
Para que un material alcance resistencias grandes, debe contener grava
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Para estabilizar una base o subbase:
En pavimentos flexibles se añade cal, cemento o asfalto
Las bases estabilizadas con cemento son rígidas, por lo que no es tan recomendable estabilizar una base la cual tenga una carpeta asfáltica encima. Si se daña la base, las fisuras se verán reflejadas en la carpeta asfáltica, para ello, se sugiere prefisurar la base
En un pavimentos hidráulico, la losa absorbe todo el esfuerzo, pero cuando hay cargas muy altas, la subbase se modifica
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Compactacion:
Después del drenaje, esta característica es la más importante
Influye en todas las capas de la estructura
La compactación es la reducción de vacíos.
Consiste en ejercer una acción mecánica sobre una masa de suelo a un estado parcialmente saturado, para reducir su volumen y aumentar su densidad.
El compactar reduce la infiltración del agua, mejora la estabilidad (asentamientos), la resistencia, la relación esfuerzo - deformación, la flexibilidad y sedimentación.
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Factores que influyen en la compactación:
Características físicas del suelo
* La naturaleza y el tipo de suelo
* Cu = D60/D10 (D60 : Es el tamaño de malla por el que pasa el 60% del material)
Si Cu > 7 - Muy buen material para compactar
Si el 3 < Cu < 7 - Se puede mejorar
Si Cu <3 - El suelo e simposible de compactar
Método y equipo a emplear
-Presion estatica
-Impacto (saltarin)
-Vibracion (rana vibradora)
-Combinación de anteriores métodos
-Amasado (detector de fallas) (llantas) (para suelos arcillosos se utiliza patas de cabra, pisón en cuña y pisón truncado) (reorientación de las partículas) (área de contacto pequeña)
(En lugares donde el suelo es malo, no se recomienda usar vibración, ya que daña las propiedades aledañas, tampoco cuando hay taludes inestables)
Contenido de humedad
-Para que un material se reorganice y se pueda compactar, requiere de un cierto nivel de humedad, el cual no debe ser tan alto, ya que los materiales pierden los esfuerzos resistentes, pero no tan bajo porque no se compacta de la forma ideal. La falta o el exceso de humedad exigirá una mayor energía de compactación. Tratar de estar en la rama seca (izquierda) ya que hay mejores condiciones
Extras:
-El número de pasadas del equipo compactador
-Las condiciones ambientales
-La recompactación
-El espesor de la capa a compactar.
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Definición de subrasante:
La capa sobre la que se soporta o cimenta (de forma continua y estable) la estructura de pavimentos
Es la principal variable en el diseño de pavimentos
Se debe conocer la resistencia de diseño y el comportamientos que tiene cuando se colocan cargas
Características ideales
* Alta resistencia mecánica
* Permanencia resistencia durante la vida útil del pavimento
* Alta densidad o grado de compacidad
* Baja Susceptibilidad a cambios volumétricos y al agua
* Baja trabajabilidad
* Limita deflexiones
* Sin asentamientos
* Sin desplazamientos laterales
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Distribución de cargas en los pavimentos:
Flexibles: Se disipa la carga y llega muy poco a la subrasante
Rigidos: Al colocar una carga puntual en una losa, esta se distribuye uniformemente en toda la losa
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Tipos de terreno de fundación:
Segun sección:
En terraplen
En mixto
En corte
Terreno natural
Segun material
-Suelo arenoso
-Suelo limoso
-Suelo plástico
-Rocas ígneas (instrusivas o extrusivas)
-Rocas sedimentarias (son de buena calidad) (debe tener dos o tres caras fracturadas)
-Rocas metamórficas (tienen el plano de falla ya generado, por lo que no es muy buena como material)
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Estudio geotécnico
Tiene como propósito evaluar las características físicas y mecánicas del suelo
Variable fundamental para diseñar y dimensionar el pavimento
Se debe hacer un sondeo (sondeos deben ser de 1,5 a 2 metros) cada 250 m
La vía se sectoriza por tramos y se define el CBR de diseño para cada uno
Metodos usados:
-PDC: confirmar o verificar la continuidad del perfil estratigráfico (se baja 80cm) (no se diseña con este dato)
-El objetivo del sondeo es saber un perfil, condiciones de humedad, nivel freático, granulometría y la clasificación del suelo
-Los apiques sirven para determinar la resistencia (tambien la compactación, humedad y plasticidad), el cual se hacen a través del ensayo CBR (cada 250 m)
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Proceso de Caracterización del Suelo
Se visita el sitio
Se toma registro fotográfico
Se define el punto inicial, final y se abscisa
Se define el número de sondeos (cada 250 m) (cada sondeo se debe hacer dentro de la banca)
Se inicia con estudios preliminares y exploración de campo mediante sondeos
Obtención de muestras alteradas e inalteradas.
Se llevan a cabo ensayos de laboratorio y ensayos in situ
Se ubican los estratos del suelo y su espesor
Se determina el nivel freático
Determinar la profundidad y caracteristicas de la roca basal.
Se clasifican los suelos según AASHTO y SUCS, identificando familias de suelos y realizando apiques.
Se definen problemas especiales (fallas geológicas)
Se determina el módulo resiliente y de reacción para definir las unidades homogéneas de diseño.
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Definición y Evaluación de Unidades Homogéneas de Diseño
Sector cuyas características van a ser homogéneas (en condiciones geológicas, geotécnicas, topográficas, de drenaje y ambientales).
La selección se realiza mediante el análisis y observación visual de los perfiles de suelos en cada unidad de diseño; para su selección se tendrá en cuenta la continuidad tanto en el sentido longitudinal como en el transversal y la frecuencia con que se presente a lo largo de esa unidad homogénea de diseño.
Estudios para definir la unidades de diseño:
1. Clasificación geológica y geotécnica
2. Medida de la resistencia (CBR de la unidad de diseño) y se categoriza la subrasante.
3. Estudio de estabilidad volumétrica
4. Definir la posibilidad y medio de mejoramiento
5. Recomendaciones ambientales.
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Denominación de cotas en la vía:
Cota negra: cuta de diseño, cota de subrasante
Cota roja: cota de la rasante o por donde pasan los carros
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Ubicación de apiques:
Para saber el lado de una vía, se ubica en el sentido del avance
Cada identificación de un apique debe tener una letra D I C para identificar de donde se obtuvo el apique
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qu:
Valor de resistencia a la compresión simple (para diseñar muros de contención)
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Métodos para determinar la resistencia de la subrasante, clasificándolos en dos enfoques principales:
Métodos de Laboratorio
Se basan en el análisis de muestras alteradas en condiciones simuladas.
Permiten un control preciso de variables, pero pueden no reflejar con exactitud el comportamiento real del suelo en el campo.
Módulo resiliente Mr - Estabilómetro de Hveem - Compresión triaxial
Métodos In Situ
Evalúan el suelo directamente en su entorno natural bajo condiciones ambientales reales.
Proporcionan resultados más representativos del comportamiento del suelo en servicio.
Placa directa - Penetrómetro dinámico de cono (PDC) - Vibración o impacto - Capacidad de soporte CBR
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Para diseñar según la subrasante se debe hacer el siguiente ensayo:
En P. flexible = CBR inalterado
En P. rígido = Ensayo de placa (se obtiene K). Si no se tiene este ensayo, se aplica una ecuación de K en función de CBR
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Los ensayos de laboratorio para la caracterización de suelos son generalmente:
Humedad
Granulometría
Límite plástico e Índice de plasticidad
Límite líquido
Gravedad específica
Proctor
Resistencia (CBR)
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Información de un sondeo o de un apique
Identificación: Información sobre el proyecto en estudio.
Abscisa: Ubicación exacta del sondeo.
Escala de profundidad: Medidas que indican la profundidad del sondeo y los puntos de extraccion.
Delimitación de suelos: Identificación de los diferentes tipos de suelos encontrados.
Descripción de suelos: Características de cada tipo de suelo.
Clasificación de suelos: Categorización según propiedades.
Nivel freático: Posición del agua subterránea.
Perfiles de humedad: Datos de humedad, límite líquido y plástico.
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Las pruebas de resistencia in situ y los ensayos de laboratorio más utilizados son los siguientes:
Método In Situ
Placa directa → Módulo de reacción de la subrasante (K)
Capacidad de soporte CBR → Capacidad de soporte de la subrasante CBR
Método de Laboratorio
Módulo resiliente Mr → Módulo resiliente de la subrasante (Mr)
Compresión triaxial → Curvas esfuerzo-deformación
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Interpretación de resultados ensayos laboratorio
1. Se clasifican suelos encontrados por Sistema Unificado de clasificación de suelos (SUCS) y sistema AASHTO
2. Definición del perfil estratigráfico de la vía en estudio
3. Familias de Suelos: Cada punto es localizado en la carta de plasticidad, se identificada con el # y abscisa del sondeo o apique correspondiente. A partir del análisis de las familias de suelos se pueden definir los sitios donde se realizan los ensayos de resistencia de los suelos
4. Perfiles de humedad: Se grafica humedad vs abscisa
5. Índices de consistencia: Permite analizar la consistencia o resistencia del suelo
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Ensayos que se deben realizar según el tipo de pavimento:
Carpeta asfaltica:
>Diseño Marshall
>Superpave
Concreto hidráulico:
>Resistencia a compresión - f’c
>Modulo de rotura - MR
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Proceso para mejorar la subrasante:
Se hace el ensayo proctor (densidad máxima y humedad óptima)
Se compacta, se uñade un geotextil o un terraplén
Se lleva el suelo a un valor cercanos a humedad óptima (se verifica con la prueba de speedy)
Se compacta con maquina (tratar de que esté lo más seca posible)
Se hace el ensayo de cono y arena en campo, obteniendo la densidad de campo
Densidad de campo > % densidad de laboratorio
En caso de que no cumpla con lo anterior, se compacta de nuevo
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Propiedades a mejorar de la subrasante
resistencia, compresibilidad, relación esfuerzo deformación, permeabilidad y flexibilidad
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Granulometría
Tiene un límite superior e inferior, que indican el rango de aceptación de cada tamaño de agregado y su respectiva cantidad
De estar ajustada según la especificación
Para clasificar el suelo (subrasante) según la Aashto y la SUCS, se deben tener los límites (LL, LP y IP) y la granulometría
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Curvas de compactación:
La BG y SBG, tendrá la curva común y corriente, la subrasante puede que obtenga una curva diferente
En la arena, no importa la humedad que tenga, la densidad casi siempre es la misma, la cual es casi siempre es baja (1.7 aprox)
Para verificar las condiciones del asfalto se usa el ensayo Marshall
La base es la que mejores características debe tener en cuestion de material granular (debe tener grava, de trituración, y estar bien gradada)
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Control de densidad alcanzada en el terreno
Para medir la eficiencia de un proceso de compactación, se basa en el grado o porcentaje de compactación, que relaciona la densidad en el sitio (cono y arena) y la densidad máxima en el laboratorio (proctor modificado (siempre))
Para controlar la densidad en sitio hay:
Inca de moldes con filos cortantes (para suelos finos) (muestra inalterada)
Penetrometro de proctor (ensayo no destructivo)
Cono y arena (equipo: frasco con arena ottawa, cono y válvula) (muestra alterada)
Densímetro nuclear (funciona por radiación) (calcula la humedad inclusive en la carpeta asfáltica)(ensayo no destructivo)
Método del globo de agua o volumetro (muestra alterada)
Formula grado de compactación:
Gc = 100 * Densidad sea en campo / densidad seca máxima obtenida en laboratorio
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Nivel de transito - numero de ejes equivalentes de 80 kN en el carril de diseño (N de 80 kN) (por dia)
N1 - N (de 80 kN) < 500 mil ejes
N2 - 500 mil ejes < N (de 80 kN) < 5 millones ejes
N3 - N (de 80 kN) > 5 millones ejes
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Lote: (para la subrasante)
La menor área que resulta de estas tres condiciones:
>500 metro de subrasante compactada en su ancho total
>3500 m^2 de de subrasante compactada
>El volumen construido con el mismo material, proveniente del mismo corte o préstamo y colocado y compactado con los mismos equipos, en una jornada de trabajo (lo que se haga en un dia) (es la opcion mas grave o crítica)
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Los sitios para la determinación de la densidad seca en el terreno de cada capa: (para la subrasante)
Se deben elegir al azar, según la norma de ensayo INV E‐730, pero de manera que se realicen, como mínimo, cinco (5) ensayos por lote. Lo normal es que se tome una prueba de densidad cada 100 m.
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Valores de grado de compactación: (para la subrasante)
GCi (90) = 100% * Vl(p) / Densidad seca máxima obtenida con el proctor modificado
GCi (90) ≥ 95,0 % se acepta el lote
Donde:
GCi (90), límite inferior del intervalo de confianza en el que, con una probabilidad del noventa por ciento (90 %), se encuentra el valor promedio del grado de compactación del lote, en porcentaje.
GCi (90) se calcula segun el numeral 107.3.1.3
Los lotes que no alcancen las condiciones mínimas de compactación se debe escarificar, homogeneizar, llevar al contenido de agua adecuado y compactar nuevamente hasta obtener el valor de la densidad seca especificada.
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Espesor para subrasante
Se debe determinar el espesor promedio de la capa compactada (em), el cual no puede ser inferior al espesor de diseño (ed).
em ≥ ed
Además, el valor obtenido en cada determinación individual (ei ) debe ser, como mínimo, igual al noventa por ciento (90 %) del espesor de diseño (ed).
Se admite un solo valor por debajo de dicho límite, siempre que este último valor sea igual o mayor al ochenta y cinco por ciento (85 %) del espesor de diseño.
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Transmisión de los esfuerzos de compactación
Consideremos la acción de una fuerza F actuando sobre una placa circular y rígida, con un área de contacto A, transmitiendo una presión de contacto P.
Bajo estas condiciones en el suelo se desarrollan presiones, obteniendo unas superficies denominadas bulbos de presiones (para suelos elásticos e isotrópicos), resultantes de unir puntos de igual presión.
Es necesario controlar el espesor de las capas para tener suficiente presión en el suelo con el fin de obtener el grado de compactación especificada.
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Influencia del contenido de agua según las ramas:
Seca:
- Menos vacíos y porosidad
- Mayor resistencia, fricción y cambios volumétricos.
Húmeda:
- Mayores vacíos y porosidad
- Menor resistencia, fricción y cambios volumétricos.
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Parámetros relacionados con el agua:
W = 100 (A-B) / (A-B) ~ W = 100 (A-B) / (B-C)
yd = yh (A-B) / (1+W) ~ yd = yh / (1+W)
S = yd*W*Gs / (Gs-yd)
yd = Gs*S / (S+W*Gs)
W = S (Gs-yd) / Gs*yd
A: Peso del recipiente y del suelo húmedo (g)
B: Peso del recipiente y del suelo seco (g)
C: Peso del recipiente (g)
γd: Densidad o peso unitario seco del suelo compactado (g/cm³)
γh: Densidad o peso unitario húmedo del suelo compactado (g/cm³)
W: Humedad de la muestra (%)
S: Grado de saturación (%)
Gs : Peso específico del material
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Densidad y humedad de equilibrio:
Densidad de equilibrio
Peso volumétrico seco que a través del tiempo logra el material sometido a las condiciones de servicio, por densificación de las cargas del tránsito o bien por aumento del volumen por succión de agua.
Humedad de equilibrio
Contenido de humedad deseable para comenzar el proceso de compactación del material en obra. El valor de esta humedad se recomienda para compactar arcillas plásticas sujetas a cambios de volumen perjudiciales
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Partes de un terraplen
Capa superior del terraplén - corona (nueva subrasante del pavimento)
Capa intermedia - nucleo
Capa junto a la subrasante - cimiento
Zonas laterales - espaldón
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Índices de consistencia
Permite analizar la resistencia del suelo
Formula: Ic=(LL-W)/IP
* Si W = LL, el Ic toma un valor de cero, indica que el suelo tiene consistencia muy blanda (provoca que un pavimento falle)
* Si W =Lp, el Ic toma un valor de uno, indica que el suelo tiene consistencia plástica y resistente
* Si W = cero, el Ic toma un valor mayor de uno, indica que el suelo tiene consistencia sólida
* Si W˃ LL, el Ic toma un valor menor de cero, indica que el suelo está en condición viscosa
Se debe graficar el perfil del Índice de consistencia
