estudio de subrasante, Apuntes de Construcción

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SUELOS Y

SUBRASANTE

Septiembre del 2013

Huánuco-Perú

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Escuela Académica

Profesional de Ingeniería Civil

TEMA

SUELOS Y SUBRASANTE

CURSO : DISEÑO ESTRUCTURAL DE

PAVIMENTOS

DOCENTE : Ing. ERICKA SELENE GARCIA

ECHEVARRIA

ALUMNOS :

 SOLIS TUCTO, Joffre

HUÁNUCO – PERÚ

INDICE

INDICE

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2.2.2. MODELO DE COMPORTAMIENTO

2.2.3. Conceptos básicos para el estudio de los suelos de subrasante 2.2.3.1. Meteorización 2.2.3.2. Suelos transportados o sedimentarios 2.2.3.3. Depósitos Glaciales 2.2.3.4. Depósitos fluvioglaciales 2.2.3.5. Eólicos 2.2.4. Caracterización de la subrasante 2.2.4.1. Recopilación y análisis de información: 2.2.4.2. Caracterización física 2.2.4.3. Relaciones de Fases 2.2.5. CLASIFICACION DE LOS SUELOS PARA LA SUBRASANTE 2.2.5.1. Tamaño de partícula 2.2.5.2. Forma de la Partícula 2.2.5.3. Composición de las partículas 2.2.5.4. Comportamiento Físico – Químico 2.2.5.5. Límites de Atterberg 2.2.5.6. Índice de plasticidad 2.2.6. CAPACIDAD DE SOPORTE DE LA SUBRASANTE 2.2.6.1. Ensayo de CBR 2.2.6.2. k estático vs. k dinámico 2.2.6.3. Prueba de placa 2.2.6.4. Prueba de carga estática 2.2.6.5. Módulo Resiliente 2.2.7. Factores que influyen en el comportamiento de 4

la subrasante, Humedad y densidad 2.2.8. Muestreo y ensayos de campo y laboratorio de los suelos de la subrasante 2.2.8.1. Localización del lugar de toma de muestras 2.2.8.2. Ensayos in-situ 2.2.8.3. Ensayos de laboratorio 2.2.8.4. Estabilización de suelos con cemento, cal y asfalto 2.2.8.5. Estabilización de suelos con geosintéticos 3.- ANALISIS 4.- CONCLUSION 5.- RECOMENDACIONES 6.- FUENTES BIBLIOGRAFICAS Y ELECTRONICAS 6.1. FUENTES BIBLIOGRAFICAS 6.2. FUENTES ELECTRONICAS 1.- INTRODUCCIÓN La subrasante es la capa en la que se apoya la estructura del pavimento y la característica especial que define la propiedad de los materiales que componen la subrasante, se conoce como módulo de resistencia (Mr). 5

El suelo es un material térmico no homogéneo y poroso cuyas propiedades son influenciadas por los cambios de humedad y densidad. Las partículas individuales de los suelos pueden ser dedos tipos:  Partículas Granulares: Son conjuntos de cristales minerales del cuarzo y feldespatos principalmente; se las puede observar y presentan formas redondeadas y angulares.  Partículas Arcillosas: Son partículas laminares minúsculas que se las puede ver a través de un microscopio. 2.1.2. CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS Es el ordenamiento de los diferentes suelos en grupos que tienen propiedades semejantes, el propósito es facilitar las actitudes de un suelo por comparación con otros de la misma clase cuyas propiedades se conocen. Existen varios sistemas de clasificación de los cuales los más utilizados en el país son:  -Sistema de clasificación de los suelos según AASHTO.  Sistema de clasificación de los suelos según SUCS. Ambos métodos se basan en la determinación de la composición granulométrica del suelo y de los límites de Atterberg de la fracción fina de los mismos. Nota: La clasificación de suelos según la AASHTO se utiliza en vías, y la clasificación de suelos según SUCS se utiliza para cimentaciones. 2.1.2.1. CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS SEGÚN AASHTO Esta clasificación se basa en los resultados obtenidos como el límite líquido, índice de plasticidad y material que pasa el tamiz No. 10, 40 y 200. De acuerdo con este sistema los suelos están clasificados en ocho grupos designados por los símbolos del A-1al A-8. Los suelos inorgánicos se clasifican en siete grupos que van del A-1 al A-7 y los suelos con elevada proporción de materia orgánica se clasifican como A-8. SUELOS GRANULARES: Son aquellos que tienen el 35% o menos, del material fino que pasa por el tamiz Nº 200, estos suelos forman los grupos A-1, A-2, A-3.  Grupo A-1: Son mezclas de suelos bien gradados, de fragmentos de piedra, grava, arena y material ligante poco plástico. Se incluyen también en este grupo mezclas bien gradadas que no tienen material ligante. 7

Subgrupo A-1a : Son materiales formados por roca o grava, con o sin material ligante. Subgrupo A-1b : Son materiales formados por arena gruesa bien gradada, con o sin ligante  Grupo A-2: Comprende una gran variedad de material granular que contiene menos del 35% del material fino, y que no pueden ser clasificados como A-1 y A-3. El grupo A- 2 se subdividen en A-2-4, A-2-5, A-2-6 y A-2-7.  Grupo A-3 : En este grupo se encuentran incluidas las arenas finas de playa y aquellas con poca cantidad de limo que no tengan plasticidad. SUELOS FINOS: Son suelos limo-arcillosos que tienen más del 35%que pasa el tamiz Nº 200. A este tipo de suelos les corresponde los grupos A-4, A-5, A-6, A-  Grupo A-4: Son suelos limosos poco o nada plásticos, que tiene un 75% o más del material fino que pasa el tamiz Nº 200. Además se incluyen en este grupo las mezclas de limo con grava y arena en un 64%.  Grupo A-5: Son suelos semejantes al grupo A-4, son elásticos y tienen un límite líquido elevado.  Grupo A-6: A este grupo pertenecen las arcillas plásticas. Por lo menos el 75% de estos suelos deben pasar el tamiz Nº 200, pero se incluyen también las mezclas arcillo - arenosas, cuyo porcentaje de arena y grava sea inferior al 64%.  Grupo A-7: Los suelos de este grupo son semejantes a los suelos A-6, pero son elásticos. Sus límites líquidos son elevados, y se subdividen en A-7-5 y A-7-6.El índice de plasticidad del subgrupo A-7-5, es igual o menor a LL-30, y el índice de plasticidad del subgrupo A-7-6, es mayor que LL- Las características de los diferentes grupos y subgrupos, además del procedimiento de clasificación se presentan en las tablas. 1.1 y 1.2. 8

Sistema concebido para permitir la identificación de los suelos en el terreno, los agrupa de acuerdo a sucomportamiento como material para construcción en función de sus propiedades de granulometría y plasticidad.El primer paso para clasificar el suelo consiste en identificar si es altamente orgánico o no. De serlo, se anota lasprincipales características como: textura, olor, etc., y se identifica simplemente como turba (Pt); y, si no lo es, secontinúa el proceso con ayuda de pruebas de laboratorio, indicando si el suelo es grueso o fino.  SUELOS GRUESOS: Son aquellos suelos que más del 50% de las partículas son retenidas en el tamiz Nº

200. Un suelo grueso serágrava, si la mayor parte de la fracción gruesa queda retenida en el tamiz Nº 4 y se considera como arena en elcaso contrario.  SUELOS FINOS: Son aquellos suelos que más del 50% de las partículas pasan el tamiz Nº 200.Para distinguir si la fracción fina esde carácter limoso o arcilloso, se emplea la figura 1.1,conocida como carta de plasticidad de casa grande. 10

El sistema unificado utiliza símbolos para identificar los suelos y determinar su comportamiento como materialde construcción. Las letras que se emplean para distinguir los suelos son:  G - grava  S - arena  M - limo  W- bien gradada  P - pobremente gradada  C - arcilla- limos y arcillas orgánicas  L - baja y media plasticidad  H - alta plasticidad  Pt - turbas o fangos. Las combinaciones de las letras antes mencionadas son las que permiten la clasificación del suelo. Por ejemplo SW designa una arena bien gradada. La identificación de los suelos se facilita con el empleo del diagrama de flujo de la tabla1.3, que se presenta a continuación: 11

2.1.3. FASES DE LOS SUELOS Y SUS RELACIONES

Un suelo se encuentra compuesto normalmente por tres fases: a) Sólida: constituida por partículas minerales. b) Líquida: constituida por el agua presente en la masa del suelo. c)Gaseosa: constituida por el aire que se encuentra dentro de los poros. La Fig. 1.2 presenta un esquema de una muestra de suelo con sus tres fases, en la cual se indica la nomenclatura delos pesos y volúmenes de los diferentes elementos. 2.1.4. RELACIONES DE IMPORTANCIA EN LA INGENIERÍA DE PAVIMENTOS: 13

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El límite líquido (LL) es el contenido de humedad que tiene un suelo al momento de pasar de estado plástico a un estado semilíquido. (ASTM D 4318, AASHTO T 89). El estado líquido se define como la condición en la que la resistencia al corte del suelo es tan baja que un ligero esfuerzo lo hace fluir. c) ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO: 16

La granulometría de partículas se determina por un análisis de tamices efectuado sobre las muestras deagregado. (ASTM D 422, AASHTO T 88). Consiste en hacer pasar la muestra por una serie de tamices de diferentes aberturas, (MOP ² 001 ² F ² 2002.). La granulometría se determina al calcular el peso retenido en cada tamiz, después de haber efectuado el análisisde tamices. Luego se resta el peso retenido en cada tamiz del peso total de la muestra.Un suelo conforme su granulometría se clasifica así:  Agregado grueso.  Agregado fino.  Relleno mineral.  Polvo mineral: Agregado grueso: Material retenido en el tamiz de 4.75 mm (No. 4). Agregado fino : Material que pasa por el tamiz de 4.75 mm (No. 4). Relleno mineral : Fracciones de agregado fino que pasa el tamiz de 0.60 mm (No. 30). Polvo mineral: Fracciones de agregado fino que pasa el tamiz de 0.075 mm (No. 200) 17

e) ENSAYOS DE COMPACTACIÓN: Se llama compactación al proceso de aplicación de carga sobre una mezcla de suelo con su consecuente reducción de volumen y aumento de densidad, es conveniente la compactación de un suelo ya que reduce su compresibilidad, incrementa su resistencia al esfuerzo cortante y lo hace más impermeable.

• Para suelos gruesos ASTM D 1557, AASHTO T 180
• Para suelos finos ASTM D 6 9 8, AASHTO T 99 Densidad seca máxima: Es el peso seco máximo, obtenido cuando el material se mezcla con diferentes porcentajes de agua y se compacta de una manera normal preestablecida de acuerdo al método utilizado. Óptimo contenido de humedad: Es el porcentaje de agua con el cual se obtiene la densidad seca máxima para el esfuerzo de compactación especificado. 2.1.7. ENSAYOS DE RESISTENCIA 19

Los ensayos de resistencia miden la capacidad actual de los materiales para resistir deformaciones. Existen diferentes métodos para medir la resistencia de los suelos de la subrasante que se han sometido a cargas dinámicas de tránsito:  Relación de valor soporte California (CBR)  Valor de Resistencia Hveem (Valor R)  Ensayo de plato de Carga (Valor K)  Penetración dinámica con cono (PR)  Modulo resiliente (Mr) a) VALOR SOPORTE CALIFORNIA (CBR): El índice de california es una media de la resistencia al esfuerzo cortante de un suelo, bajo condiciones dedensidad y humedad cuidadosamente controladas. Su objeto es simular las condiciones de saturación a las cuales van a estar sometidos los suelos como lasubrasante de una carretera, obteniendo de esta forma las condiciones más críticas a las que va a estar sometidoel suelo por acción de cargas vehiculares. El equipo y procedimiento para la realización de este ensayo se describen en las siguientes normas:- CBR de campo ASTM D4429.- CBR de laboratorio ASTM D1883, AASHTO T 193. b) ENSAYO DE PLATO DE CARGA, VALOR K 20