Anexo Estudio de Paviemnto Sonson - Reemplazo

PAVIMENTACIÓN DE LA VIA SONSÓN – LA QUIEBRA

ANEXO A – VOLUMEN II – ESTUDIO DE GEOTECNIA Y DISEÑO PAVIMENTOS Revisión: 1 EXPLANAN S.A. Fecha: Mayo de 2011

1 REMPLAZO PARA MATERIALES DE SUBRASANTE CON CBR MENOR A 3%

ANEXO ESTUDIO DE PAVIMENTO SONSON – LA QUIEBRA ESPESORES DE

REEMPLAZO SUBRASANTES MENORES CON CBR MENOR A 3%

En el estudio para la pavimentación de la vía Sonson – La Quiebra, se

detectaron suelos con capacidad de soporte, medida por el ensayo de CBR,

menores a 3.0%; Debido a las características poco aptas de estos materiales

de subrasante y a la necesidad de realizar reemplazo de los mismos por

materiales de mejor características geotécnicas y particularmente en lo que

corresponde a la plasticidad y sensibilidad a los cambios volumétricos, se debe

determinar las características del suelo de reemplazo y su espesor. Los principales

manuales de diseños de pavimento establecen que el valor de CBR mínimo a utilizar

sea de 5% y algunos más permisiblemente el 3%, por lo tanto esta es otra razón para

establecer un material de reemplazo previo a desarrollar la estructura del pavimento.

Además, de acuerdo a la metodología de diseño de pavimentos asfálticos, se debe

garantizar una transición moderada de los diferentes módulos de las capas

estructurales, lo cual genera una mejor distribución de los esfuerzos y una

disminución en las deformaciones producidas en las capas más débiles como las

subrasantes plásticas.

Reemplazo de materiales de la Subrasante

De acuerdo a la exploración geotécnica, las zonas con deficiencia en los valores

de CBR y que requiere de material de reemplazo, se muestran en la tabla No. 1.




Tabla 1 Sectores con CBR menor a 3%

Los suelos con valores de CBR mayores o iguales a 2.8, se consideran aptos

debido a que para determinar el valor más probable de capacidad de soporte real,

requiere análisis estadísticos y probabilísticos con mayores números de muestras.

El material de reemplazo a utilizar será granular clasificado como GW, con

plasticidad máxima del 6%, y CBR mayor al 10%.

Método de Ivanov

La técnica utilizada para determinar el material de reemplazo será la desarrollada

por IVANOV que se resume a continuación.

1. Calcular el módulo de la subrasante de acuerdo a las ecuaciones de

correlación más acertadas.

2. Establecer el valor del módulo del material combinado de acuerdo a la

necesidad del proyecto.

APIQUE No ABSCISA NIVEL LADOHumedad.

Natural (%)C.B.R

AP2 M2 K5+000 DERECHO 47.3 1.2

AP5-M3 K6+500 1,50 m DERECHO 23.6 1.4

AP6-M2 K7+000 1,30 m DERECHO 59.0 2.6

AP7-M3 K7+500 1,50 m DERECHO 29.1 2.8

AP8-M3 K8+000 1.50 m DERECHO 46.9 2.1

AP9-M2 K8+500 1.20m IZQUIERDO 44.5 2.6

AP10-M2 K9+100 1.45m DERECHO 47.8 2.9

AP11-M2 K9+550 1.50m DERECHO 39.6 2.9

AP13-M2 K10+500 1.50m IZQUIERDO 35.9 2.8

AP14-M2 K11+000 1.5 m IZQUIERDO 104.4 2.6

LOCALIZACION CARACTERIZACION




3. Asumir el espesor de la capa de mejoramiento

4. Calcular el módulo de la capa de mejoramiento en base al módulo de la

capa inferior y su espesor

5. Calcular el modulo combinado

6. Comparar el valor del módulo combinado asumido con el modulo

calculado, si no está dentro de la tolerancia, se debe hacer nuevas

iteraciones.

Dónde:

a: radio de la huella en mm

Es: módulo de la subrasante (kg/cm2)

hm: espesor del reemplazo en cm

Em: modulo del material de mejoramiento (kg/cm2)

Ecc: modulo del sistema combinado (kg/cm2)

Para el cálculo del módulo del material de reemplazo, en base al material de

subrasante se utiliza la ecuación de Barber para subbase en un 90%.

ESB= ESR(5.35 log hSB + 0.62 log ESR – 1.56 log hSB log ESR – 1.13)

hSB: Es el espesor de la capa de reemplazo en cm.

ESB: Es el módulo de elasticidad del material de reemplazo en Kg/cm2.

ESR: Es el módulo de elasticidad de la subrasante en Kg/cm2.




Tabla 2 Cálculo del espesor del reemplazo.

3.1.2 Metodología AASHTO

A modo de comparación y control se presenta el cálculo del espesor de

reemplazo por metodología AASHTO - 93.

1. Número Estructural (SN), según AASHTO está dado por la siguiente

ecuación: SN = a1xD1+a2xm2xD2+a3xm3xD3

2. Se añade a la ecuación SN la capa de subrasante mejorada, expresada

en términos de a4 x m4,x D4

Dónde:

a4: Coeficiente estructural de la capa de subrasante mejorada, se

recomienda la siguiente ecuación, propia para los materiales de subbase

donde Em es el modulo del material de remplazo. Dadas las características

del material a utilizar se puede afectar el valor del coeficiente estructural por

un factor de reducción:

a3=0,227xlogEm - 0,839

D4: Espesor de la capa de subrasante mejorada.

CBR capa combinada % 3 3 3 3

CBRsubrasante % 1.2 1.4 2.1 2.6

Modulo de la

subrasante2 (Es)Kg/cm2 201 221.8 287.5 329.7

Modulo de la capa

combinada requeridaKg/cm2

361.3 361.3 361.3 361.3

Altura del reemplazo

propuestacm 23.7 20.2 11.7 7

Modulo de capa de

reemplazo (Em)Kg/cm2 473.7 486.9 500.3 465.5

n - 1.409 1.4 1.2 1.1

a mm 107.6 107.6 107.6 107.6

Modulo combinado

calculado(Ecc)Kg/cm2 361.6 361.5 361.5 361.2

VALOR

REDONDEADO DEL

REEMPLAZO

cm 25 20 10 10

K5+000 K6+500 K8+000

K7+000;

K8+500 ;

K11+000

ABSCISAS




m4: Coeficiente que refleja el drenaje de la capa 4, según la tabla 8 se

determina el valor de m4 como 0.90.

Tabla 3 Coeficiente de drenaje AASHTO

Condición del

drenaje

Porcentaje del tiempo que la estructura del pavimento

está expuesta a grados de humedad próxima a la

saturación

Menos de 1 % 1 - 5 % 5- 25% Más de 25% Excelente 1.40-1.35 1.35-1.30 1.30- 1.20 1.20 Bueno 1.35-1.25 1 25-1.15 1.15-1.00 1.00 Regular 1.25-1.15 1.15-1.05 1.00-0.80 0.80 Pobre 1.15-1.05 1.05-0.80 0.80-0.60 0.60 Muy pobre 1.05-0.95 0.95-0.75 0.75-0.40 0.40

Nueva ecuación:

SNr = a2x D2 x m2 + a3 x D3 x m3 + a4 x D4 x m4

SNr = SN0 + a4 x D4 x m4

3. Con los valores determinados a4 y m4, se puede calcular el espesor efectivo D4

de la subrasante mejorada, con la siguiente expresión:

D4 = (SNr - SN0) / (a4 x m4)

SNr = Número estructural requerido del pavimento con subrasante regular,

buena o muy buena, según se requiera mejorar.

SN0 = Número estructural del pavimento con subrasante muy pobre o pobre

El módulo resiliente de la subrasante se puede calcular con la fórmula

de la AASHTO, para CBR menores a 10% y suelos finos.

Mr(psi) = 1500CBR.

Y el Numero Estructural se establece resolviendo la ecuación de la

AASHTO -93. Bajo las condiciones previstas se tiene un CBR de la

subrasante inferiores a 3% y se pretende tener a nivel de la subrasante

mejorada un CBR del 3%.

los módulos de resiliencia son: MM = 3,600 psi Mrm = 6,000 psi

El tránsito de diseño, de acuerdo al siguiente numeral es de 417410




ejes equivalentes a 8.2 ton.

Grafica 1 Coeficiente estructural material de mejoramiento

El coeficiente estructural del material combinado es 0.04

ACTUAL

Número de repeticiones de 8.2 ton

417410

Periodo de diseño 10

CBR 1.2 1.4 2.1 2.6

Modulo de resiliencia (psi) 1800 2100 3150 3900

Numero estructural actual (SN) 5.062 4.819 4.214 3.917

MEJORAMIENTO

CBR combinado mejoramiento 3

Modulo de resiliencia Mejoramiento (psi)

4500 4500 4500 4500

Numero estructural mejoramiento (SN)

3.727

Diferencia SN requerido 1.335 1.092 0.487 0.19

Coefeciente estructural mejoramiento a4

0.0406

Coeficiente de drenaje mejoramiento m4

0.9

Espesor mejoramiento (cm) 36.5 29.9 13.3 5.2




Se asume el espesor de reemplazo los obtenidos por acuerdo a la metodología

de IVANOV.

Preparo:

JOSE JOAQUIN LARA RUIZ

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