La sub-rasante es el nivel superior de la plataforma de una carretera donde se coloca la estructura del pavimento (EG-2000, MTC). Sin embargo, el concepto de capacidad de soporte a nivel de sub-rasante o simplemente capacidad de soporte de la sub-rasante implica la evaluacin estructural y por consiguiente la determinacin de la respuesta mecnica del subsuelo hasta la profundidad donde pueden generarse deformaciones significativas.

ESFUERZOS Y DEFORMACIONES EN EL PAVIMENTO SUBRASANTE.

En la estructura de pavimento, las capas (elementos estructurales) que componen el pavimento no presentan asentamientos significativos, siendo la sub-rasante o cimentacin del pavimento propenso a deformarse. Entonces, la primera conclusin es que las fallas estructurales que an se presentan en nuestro medio, se deben a una limitada, incorrecta y no actualizada metodologa de evaluacin de la sub-rasante. La ingeniera geotcnica nos describe un pas donde se presentan suelos con respuesta mecnica variadas, utilizando trminos como: suelos colapsables, expansivos, densificables, licuables, compresibles, suelos inestables no consolidados o de formacin reciente (mdulos elsticos menores a 100 kg/cm2), cuyo comn denominador es presentar deformaciones significativas que afectarn estructuras de concreto y ms an a estructuras que admiten mucho menor valor de asentamiento admisible (menor a 1mm), como son las estructuras de pavimento. Definitivamente, un asentamiento mayor ocasiona la fatiga prematura de la carpeta asfltica, elemento que es muy rgido (mdulo elstico superior a 30,000kg/cm2).ESFUERZOS Y DEFORMACIONES EN EL PAVIMENTO SUBRASANTE.

En nuestro pas, muchas generaciones de ingenieros utilizan el ensayo CBR, ASTM D 1883 para determinar la capacidad de soporte de la sub-rasante, sin embargo, no se considera la humedad ni la densidad in situ. Se asume generalmente que la capacidad de soporte de la sub-rasante es el resultado del ensayo asociado a la Mxima Densidad Seca del ensayo Proctor Modificado. Si bien es cierto que el ensayo CBR de campo es costoso y no sera recomendable realizarlo, existe otra alternativa propuesta basado en utilizar el mismo molde CBR, llevarlo al campo y con ello extraer una muestra inalterada. En suelos finos, areno- limosos, los suelos ms susceptibles a presentar alta deformabilidad se prestan para esta prctica. En el laboratorio, se realiza la prueba de penetracin sobre la muestra en condiciones naturales obtenida con el molde CBR, obtenindose un valor representativo del comportamiento de la sub-rasante.ESFUERZOS Y DEFORMACIONES EN EL PAVIMENTO SUBRASANTE.

En nuestro pas, muchas generaciones de ingenieros utilizan el ensayo CBR, ASTM D 1883 para determinar la capacidad de soporte de la sub-rasante, sin embargo, no se considera la humedad ni la densidad in situ. Se asume generalmente que la capacidad de soporte de la sub-rasante es el resultado del ensayo asociado a la Mxima Densidad Seca del ensayo Proctor Modificado. Si bien es cierto que el ensayo CBR de campo es costoso y no sera recomendable realizarlo, existe otra alternativa propuesta basado en utilizar el mismo molde CBR, llevarlo al campo y con ello extraer una muestra inalterada. En suelos finos, areno- limosos, los suelos ms susceptibles a presentar alta deformabilidad se prestan para esta prctica. En el laboratorio, se realiza la prueba de penetracin sobre la muestra en condiciones naturales obtenida con el molde CBR, obtenindose un valor representativo del comportamiento de la sub-rasante.ESFUERZOS Y DEFORMACIONES EN EL PAVIMENTO SUBRASANTE.

El clculo de los esfuerzos transmitidos al terreno debido a la aplicacin de las cargas de trnsito se basa en las siguientes consideraciones:a) Se asume que el terreno se comporta elsticamente; es decir, que las deformaciones que se generan sern proporcionales a las cargas aplicadas.ESFUERZOS Y DEFORMACIONES EN EL PAVIMENTO TEORA ELSTICA DE MEDIOS SEMI-INFINITOS.

La aplicacin de una carga circular uniforme genera esfuerzos (normales y tangenciales) en el terreno.

Se utiliza un sistema de coordenadas cilndricas donde z, r y t, son esfuerzos normales y zr es el esfuerzo tangencial. Los cuatro componentes definen el estado de esfuerzos en el punto inferior (r,z).

ESFUERZOS Y DEFORMACIONES EN EL PAVIMENTO TEORA ELSTICA DE MEDIOS SEMI-INFINITOS.

c) La aplicacin de la Teora Elstica, basado en la integracin numrica de la solucin de Boussinesq (1885). Considerando un medio homogneo, elstico, isotrpico y semi-infinito, se tiene:

ESFUERZOS Y DEFORMACIONES EN EL PAVIMENTO TEORA ELSTICA DE MEDIOS SEMI-INFINITOS.

Considerando una carga circular uniformemente repartida de magnitud q, y un plano horizontal cualquiera a una profundidad z1, se tendrn los mximos esfuerzos verticales transmitidos, zmx, cuando r=0 (punto ubicado en el eje vertical).

ESFUERZOS Y DEFORMACIONES EN EL PAVIMENTO APLICACIN DE LA SOLUCIN DE BOUSSINESQ Y LA TEORA ELSTICA.

Segn Foster y Ahlvin (1954) tenemos los valores de zmx, z y la deflexin (asentamiento mximo en el centro del rea circular para z=0= es:

a) Esfuerzo mximo vertical (en el eje vertical)

note que el z es independiente de E y .

b) Deformacin mxima vertical (en el eje vertical)

c) Deflexin vertical mxima en la superficie y en el centro de la carga circular.

ESFUERZOS Y DEFORMACIONES EN EL PAVIMENTO APLICACIN DE LA SOLUCIN DE BOUSSINESQ Y LA TEORA ELSTICA.

ESFUERZOS Y DEFORMACIONES EN EL PAVIMENTO EJERCICIO.

ESFUERZOS Y DEFORMACIONES EN EL PAVIMENTO EJERCICIO.

ESFUERZOS Y DEFORMACIONES EN EL PAVIMENTO EJERCICIO.

El trmino compactacin se utiliza en la descripcin del proceso de densificacin de un material mediante medios mecnicos. El incremento de la densidad se obtiene por medio de la disminucin de la cantidad de aire que se encuentra en los espacios vacos que se encuentra en el material, manteniendo el contenido de humedad relativamente constante.

En la vida real, la compactacin se realiza sobre materiales que sern utilizados para relleno en la construccin de terraplenes, pero tambin puede ser empleado el material en proyectos de mejoramiento del terreno. PROCTOR MODIFICADODEFINICIN.

Desarrollar un mtodo de ensayo para determinar la relacin entre el contenido de humedad y el peso unitario seco compactado con una energa de compactacin determinada.

Determinar el contenido de humedad para el cual el suelo alcanza su mxima densidad seca.PROCTOR MODIFICADOOBJETIVO GENERAL.Reconocer y utilizar correctamente los materiales y el equipo necesario para realizar el Ensayo Proctor Modificado.

Obtener datos a partir de los ensayos y anotarlos en un registro ordenado de acuerdo a un mtodo establecido para evitar cometer errores u omitir informacin relevante.

Procesar los datos obtenidos a travs de formulaciones, tablas y grficos, de manera que permitan sacar conclusiones sobre el ensayo realizado. OBJETIVOS ESPECIFICOS.

Los moldes debern ser cilndricos de paredes slidas fabricados con metal y con las dimensiones y capacidades mostradas ms adelante. Debern tener un conjunto de collar ajustable aproximadamente de 60 mm (2 3/8") de altura, que permita la preparacin de muestras compactadas de mezclas de suelo con agua de la altura y volumen deseado. El conjunto de molde y collar debern estar construidos de tal manera que puedan ajustarse libremente a una placa hecha del mismo materialPROCTOR MODIFICADOEQUIPOS Y MATERIALES.Molde de Compactacin.

Un martillo metlico que tenga una cara plana circular de 50.8 0.127 mm (2 0.005") de dimetro, una tolerancia por el uso de 0.13 mm (0.005") que pese 2.495 0.009 kg (5.50 0.02 lb.). El martillo deber estar provisto de una gua apropiada que controle la altura de la cada del golpe desde una altura libre de 304.8 1.524 mm (12.0 0.06" 1/16") por encima de la altura del suelo. La gua deber tener al menos 4 agujeros de ventilacin, no menores de 9.5 mm (3/8") de dimetro espaciados aproximadamente a 90 y 19 mm (3/4") de cada extremo, y deber tener suficiente luz libre, de tal manera que la cada del martillo y la cabeza no tengan restricciones. PROCTOR MODIFICADOEQUIPOS Y MATERIALES.Martillo de Compactacin.

Sirve para pesar el material y diferentes tipos de recipientes. PROCTOR MODIFICADOEQUIPOS Y MATERIALES.BALANZA.Horno de rotacin 110 grados centgrados +/- 5 grados centgrados .Sirve para secar el material. HORNO.Serie de tamices de malla cuadrada para realizar la clasificacin No 4. TAMICES.

Material de que se utiliza para medir la cantidad de agua para saturar el suelo. PROCTOR MODIFICADOEQUIPOS Y MATERIALES.PROBETA GRADUADA.Recipientes que sirve para poner muestra de suelo y llevar al horno para hallar contenido de humedad. CAPSULAS.Herramientas diversas como, bandeja, taras, cucharas, paleta, esptula, etc.

Secar el material si este estuviera hmedo, puede ser al aire libre o al horno.

Tamizar a travs de las mallas 2, , 3/8 y N4 para determinar el mtodo de prueba.PROCTOR MODIFICADOPROCEDIMIENTO.Agregar agua y mezclar uniformemente. Cada punto de prueba debe tener un incremento de humedad constante.

Colocar la primera capa en el molde y aplicarle 25 56 golpes segn el mtodo de ensayo.

Los golpes deben ser aplicados en toda el rea, girando el pisn adecuadamente.

Cada golpe debe ser aplicado en cada libre, soltar el pisn en el tope.

De igual forma completar las cinco capas.PROCTOR MODIFICADOPROCEDIMIENTO.

La ltima capa debe quedar en el collarn de tal forma que luego pueda enrasarse.

Enrasar el molde con una regla metlica quitando previamente el collarn.

Retirar la base y registrar el peso del suelo + molde.PROCTOR MODIFICADOPROCEDIMIENTO.Luego de pesado, extraer el suelo y tomar una muestra para el contenido de humedad, como mnimo 500 gr. para material granular tomada de la parte central del molde.

Llevar las muestras al horno para determinar la humedad .

Repetir el procedimiento para un mnimo de 4 puntos compactados a diferentes contenidos de humedad, dos de los cuales quedan en el lado seco de la curva y los otros dos en el lado hmedo.

Luego de pesado, extraer el suelo y tomar una muestra para el contenido de humedad, como mnimo 500 gr. para material granular tomada de la parte central del molde.

Llevar las muestras al horno para determinar la humedad .

Repetir el procedimiento para un mnimo de 4 puntos compactados a diferentes contenidos de humedad, dos de los cuales quedan en el lado seco de la curva y los otros dos en el lado hmedo. PROCTOR MODIFICADOPROCEDIMIENTO.

Una vez determinados los contenido de humedad de cada muestra hallar la densidad seca de cada punto :PROCTOR MODIFICADOCALCULO.Donde: m = densidad hmeda = peso suelo hmedo /volumen

= contenido de humedad

PROCTOR MODIFICADOFRAFICO.Determinar: dmx = Densidad Seca Mxima

O.C.H = Optimo contenido de humedad

Despus de realizado este trabajo prctico podemos concluir que el ensayo Proctor es muy importante en la ingeniera de suelos, y sobre todo en el diseo y construccin de rellenos y terraplenes.

PROCTOR MODIFICADOCONCLUSIONES.

El ensayo de CBR mide la resistencia al corte (esfuerzo cortante) de un suelobajocondicionesdehumedadydensidadcontroladas,la ASTMdenominaaeste ensayo, simplemente como Relacin de soporte y esta normado conel nmero ASTMD 1883-73.

Se aplica para la evaluacin de la calidad relativa de suelos de subrasante, algunos materiales de sub. bases y bases granulares, que contengan solamente unapequea cantidad de material que pasa por el tamiz de 50 mm, y que es retenido en el tamiz de 20 mm. Se recomienda que la fraccin no exceda del 20%.CBRDESCRIPCIN.

El nmero CBR se obtiene como la relacin de la carga unitariaen Kg. /cm2 (libras por pulgadas cuadrada, (psi)) necesaria para lograr una cierta profundidad depenetracin del pistn (con un rea de19.4 centmetros cuadrados) dentro de la muestra compactada de suelo a un contenido de humedad y densidad dadas con respecto a la carga unitaria patrn requerida para obtener la misma profundidad de penetracin en una muestra estndar de material triturado, en ecuacin, esto se expresa:

CBR

Molde CBR, con collarn y la base perforada.CBREQUIPO.Disco espaciador.

CBREQUIPO.Disco espaciador. Plato y vstago.

Pistn o martillo (10 lb. Y altura de cada de 15- 18 pulg.).CBREQUIPO.Marco de carga CBR.

Trpode y extensmetro. CBREQUIPO.Pistn cilndrico.Tanque para inmersin.Cronmetro. Horno.Balanza.

Se pulverizan aproximadamente 100 libras de muestra con el rodillo; se pasa el material por el tamiz y se desechan las partculas retenidas en el tamiz; el material desechado es reemplazado por un peso igual de material, pero con partculas que sean retenidas en el tamz y que pasen por el tamiz .

Se determina la humedad ptima del material siguiendo el mismo procedimiento de la Compactacin Proctor Modificado con las siguientes excepciones:

Se usa el material que pase por el tamiz en lugar del .

Se usa el molde C.B.R. con sus aditamentos. CBRTCNICA DEL ENSAYO.Preparacin de la muestra.

El material sobrante de la determinacin de la humedad ptima (25 libras aproximadamente), se mezcla con una cantidad suficiente de agua para producir en contenido de humedad necesario para obtener el mximo peso unitario seco. Se debe prevenir la evaporacin.

Se pesan 3 moldes de C.B.R. con las respectivas placas de soporte del molde, estas deben tener 28 perforaciones de 1/8 de dimetro.

Se compactan 3 muestras en los moldes preparados, usando para el primero 56 golpes, para el segundo 25 golpes y para el tercero 10 golpes. Se deben tomar muestras de humedad para cada molde con anticipacin. Cada capa debe ser de 1 de espesor despes de compactada y la ltima capa debe estar ms arriba de la unin del molde con su collarn. La humedad de las muestras as compactadas no debe ser ni mayor ni menor que 0.5% de la humedad ptima; de otra forma se debe repetir el ensayo.CBRTCNICA DEL ENSAYO.Preparacin de la muestra.

Con el fin de duplicar en el laboratorio las condiciones de saturacin que se presentan en el terreno, la muestra preparada como se indica anteriormente, se sumerge en un recipiente. Se coloca sobre las muestra sobrepeso de 5 libras (esto representa aproximadamente 3 de material). Por lo tanto si se desea calcular el nmero de sobrepesos necesarios, se estima el espesor en pulgadas del material que la muestra va a soportar y se divide por 3.

Se coloca un filtro de papel sobre la superficie de la muestra compactada, luego la placa perforada con su vstago y sobre esta los pesos y sobre-pesos requeridos.

Se coloca un extensmetro junto con un trpode que sirva para sostenerlo.

CBRTCNICA DEL ENSAYO.Mtodo de sumergir la muestra y medir los cambios volumtricos. .

Se sumerge la muestra en el recipiente y se deja all durante cuatro das hasta que est completamente saturada y no tenga ms cambios volumtricos; se debe tomar la lectura de los extensmetros todos los das.

Al cabo de 4 das se saca el molde del agua, se seca y se deja escurrir por espacio de 15 minutos.

Se quitan los sobrepesos y se pesa la muestra saturada con el fin de apreciar la cantidad de agua absorbida por el espcimen. La muestra se encuentra lista para la penetracin del pistn.CBRTCNICA DEL ENSAYO.Mtodo de sumergir la muestra y medir los cambios volumtricos. .

Se colocan de nuevo los sobrepesos sobre la muestra saturada.

Se coloca la muestra sobre la plataforma de prensa del C.B.R. La muestra debe estar alineada con el pistn; se levanta la plataforma por medio del gato hidrulico hasta que el pistn est en contacto con la muestra y se le est aplicando una carga de 10 libras. Despus se vuelve a colocar en cero el indicador de carga. Se coloca tambin el extensmetro en cero.

Se aplica la carga por medio del gato hidrulico de la prensa del C.B.R. a una velocidad de 0.05 por minuto. Se toma la lectura de las cargas, aplicadas a 0.025, 0.050, 0.075, 0.1, 0.3, 0.4 y 0.5 de penetracin del pistn.

Se saca la muestra de la prensa del C.B.R. y se toma la muestra de humedad alrededor del orificio dejado por el pistn.

CBRTCNICA DEL ENSAYO.Procedimiento (Penetracin del Pistn).

Se calculan los Esfuerzos Aplicados dividiendo la carga para el rea del pistn. La carga se obtiene multiplicando cada lectura del dial de cargas por la constante del aparato.

Se dibujan las curvas Esfuerzo vs. Penetracin para cada molde, colocando en las abscisas cada una de los valores de penetracin y en las ordenadas los respectivos esfuerzos.

En cada una de las curvas, el cero debe ser desplazado, para as compensar los errores debidos a irregularidades en la superficie de las muestras y para corregir la curva si esta empieza cncava hacia arriba.CBRCALCULO.

CBRCALCULO.

Se determina el valor del C.B.R. para cada molde tomando en cuenta que: La relacin C.B.R. generalmente se determina para 1 y 2 de penetracin, osea para un esfuerzo de 1000 y 1500 libras por pulgada cuadrada en el patrn, respectivamente. De estos dos valores se usa el que sea mayor.

Se grafican los valores respectivos de Densidad Seca (antes de saturar) y C.B.R. de cada molde. Se determina el C.B.R. de la muestra de acuerdo a la Densidad Seca Mxima obtenida en el ensayo de Compactacin, como se muestra a continuacin:

Para el caso de que la muestra ensayada corresponda a suelo de Subrasante, se reportar el C.B.R. que corresponda al 95% de la Densidad Seca Mxima.

CBRCALCULO.

CBRCALCULO.

CBRTabla de clasificacin y uso del suelo segn el valor de CBR. Fuente: Assis A., 1988.

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