Suelo de Fundación y

Subrasante

DEFINICION

DE

SUBRASANTE

• Capa de terreno de una carretera que soporta la estructura de pavimento y que se extiende hasta una profundidad que no afecte la carga de diseño .

• Superficie de la carretera terminada a nivel de movimiento de tierras (corte y relleno).

• Subrasante se denomina al suelo que sirve como fundación para todo el paquete estructural de un pavimento.

• Es una capa fundamental en la estructura de una obra vial la misma que está encargada de soportar los esfuerzos necesarios para el tráfico

Es necesario tener en cuenta la sensibilidad

del suelo a la humedad, tanto en lo

que se refiere a la resistencia como a las eventuales variaciones

de volumen.

La resistencia varía con las condiciones de

humedad, compactación y confinamiento

• Deben presentarse en el

laboratorio las mismas condiciones del

proyecto

Aspecto a tener en cuenta una

optima subrasante PAVIMENTO FLEXIBLE

PAVIMENTO FLEXIBLE

Propiedades Físicas de la Subrasante

Granulometría Humedad óptima,

Densidad máxima Limites de Atterberg:

Son las proporciones

relativas en que se encuentran las

diferentes partículas del suelo (grava,

arena, limo y arcilla)

A través de él es posible determinar la compactación

máxima de un terreno en relación

con su grado de humedad

Se utilizan para caracterizar el

comportamiento de los suelos finos,

aunque su comportamiento

varía a lo largo del tiempo

Propiedades Ingenieriles

Relación soporte de California

(CBR

• . Es un método desarrollado por la división de carreteras del Estado de California (EE.UU.) y sirve para evaluar la calidad relativa del suelo para sub-rasante, sub-base y base de pavimentos.

Valor de resistencia

HVEEM valor R:

• Evalúa la habilidad relativa del suelo para soportar cargas. Provee un indicador de resistencia horizontal ante las cargas verticales

Módulo de reacción de la subrasante (K)

• Ensayo de placa; medición en sitio de las deformaciones con una serie de placas (76.2 cm de diámetro), cargadas (69kPa) a una cierta velocidad (0.05 mm/min), y se miden las deformaciones.

Ensayo de compresión

triaxial:

• Determinar las características de Esfuerzo - Deformación y resistencia de los suelos sujetos a esfuerzos cortantes

TIPOS DE

SUELO

Suelos colapsibles:

Suelos sensitivos

Suelos Orgánicos

Suelos expansivos

Suelos dispersivos

TIPOS DE SUELO

Su

elo

s O

rgá

nic

os Los depósitos

orgánicos contienen minerales, por lo general limo y arena cuarzosos, que en ocasiones aumentan con la profundidad.

Su

elo

s se

nsi

tiv

os Conformada por

las arcillas limosas y limos arcillosos con pérdida de resistencia por remoldeo, ya que se reduce el remoldeodurante construcción.

Su

elo

s c

ola

psi

ble

s: Es el suelo que sufre fuertes asentamientos repentinos cuando se satura parcial o totalmente

Su

elo

s d

isp

ers

ivo

s Los suelos dispersivos son esencialmente arcillosos y altamente erosionables en presencia del agua, debido a un proceso electroquímico de defloculación o dispersión.

Su

elo

s e

xp

an

siv

os Están compuestos por partículas

minerales que tienen una gran afinidad por el agua, la absorben del medio ambiente y la incorporan a su estructura molecular

CONTROL Y TOLERANCIAS:

Según la norma CE. 010 de Reglamento Nacional de

Edificaciones, se deben cumplir estas exigencias en la

subrasante :

La humedad de compactación no deberá variar en ±

2% del óptimo contenido de humedad a fin de lograr los

porcentajes de compactación especificados.

Se comprobará la compactación según lo indicado en

la tabla 23, el grado de compactación requerido será

del 95% de su máxima densidad seca teórica proctor

modificado (NTP 339.141:1999) en suelos granulares; y del

95% de su máxima densidad seca teórica proctor

Estándar (NTP 339.142:1999) en suelos finos.

Importancia de la Subrasante

. Tiene la particularidad de otorgar la respuesta estructural y

el comportamiento del pavimento en construcción y

operación.

•Las respuestas estructurales de un pavimento (esfuerzos, desplazamientos y agrietamientos) son influidas significativamente por la subrasante.

De la calidad de ésta depende, en gran parte, el espesor que debe tener un pavimento, sea

éste flexible o rígido.

•Las propiedades requeridas de la subrasante incluyen la resistencia, el drenaje, la fácil compactación, la conservación de la compactación, la estabilidad volumétrica

. Las subrasantes inestables presentan problemas relativos a la colocación y compactación de los materiales de base y/o

subbase y no dan soporte adecuado para las

subsiguientes operaciones de pavimentación.

Ensayo Modulo de Resiliente

Este método cubre los procedimientos normalizados para la determinación del módulo elástico-dinámico (de resiliencia) de los suelos.

Objetivos

1.2 Los métodos descritos, son aplicables a muestras inalteradas de materiales naturales, a muestras compactadas de sub-rasante y a muestras transportadas, preparadas para ser ensayadas, por compactación en el laboratorio

EQUIPO

Cámara de compresión triaxial

La cámara de compresión triaxial se utiliza para contener la

muestra y el fluido de confinamiento durante el ensayo.

Dispositivo de aplicación de carga

La fuente externa de carga puede ser cualquier dispositivo capaz de producir carga repetida, que varíe en ciclos fijos de carga y de alivio

Desarrollo experimental

El procedimiento desarrollado se basa en los lineamientos establecidos en la norma, con algunas variaciones en función de una optimización de los recursos disponibles en el LEMaC

Ensamblado de Equipo

a) Una vez moldeada y determinado el peso de la probeta colocarla sobre la piedra porosa inferior, luego colocar la piedra porosa superior

b) Colocar vaselina en los anillos de goma superior e inferior de la cámara

c)Colocar abundante vaselina en el vástago e introducirlo en la tapa de la cámara, logrando un buen contacto con la parte superior de la probeta

d)Conectar en la parte inferior de la cámara a la entrada de aire y en la parte superior la salida.

e) El sistema de cargas es del tipo neumático, por lo que como primer paso se debe verificar que el compresor esté encendido para comenzar a ensayar

El equipo cuenta con un Módulo Regulador de Presión [MRP], verificar que éste indique cero en ambos manómetros.

PROCEDIMIENTO

Ensayos de resiliencia sobre suelos cohesivos.- Los procedimientos descritos en este numeral se emplean para especímenes inalterados y especímenes compactados en el laboratorio, de subrasantes de suelos cohesivos, como se definen en el numeral 6.4.

Conjunto de cámara triaxial. El ensayo de resiliencia de especímenes previamente sometidos a saturación por contrapresión según los procedimientos.

Especímenes recortados de muestras inalteradas, y especímenes compactados en el laboratorio, que no hayan sido sometidos a saturación por contrapresión después de la compactación, se colocan en la cámara triaxial y en el aparato de carga, según los siguientes pasos:

CBR

Es un método empírico basado en parámetros de los

materiales, creado en el año 1929 .El CBR de un suelo es

la carga unitaria correspondiente a 0.1” o 0.2” de

penetración expresada en por ciento en su respectivo

valor estándar.

También mide la resistencia al corte de un suelo bajo

condiciones de humedad y densidad controlada.

El ensayo permite obtener un número de la relación de

soporte, que no es constante para un suelo dado sino

que se aplica solo al estado en el cual se encontraba el

suelo durante el ensayo.𝑪𝑩𝑹 =

𝑬𝒔𝒇𝒖𝒆𝒓𝒛𝒐 𝒆𝒏 𝒆𝒍 𝑺𝒖𝒆𝒍𝒐 𝑬𝒏𝒔𝒂𝒚𝒂𝒅𝒐

𝑬𝒔𝒇𝒖𝒆𝒓𝒛𝒐 𝒆𝒏 𝒆𝒍 𝑺𝒖𝒆𝒍𝒐 𝑷𝒂𝒕𝒓ò𝒏

PENETRACION

(plg)

ESFUERZO (

lb./plg2)

01 1.000

02 1.500

03 1.900

04 2.300

05 2.600

Los Valores para el patrón (roca triturada) , se muestran a continuación :

CBRLa relación C.B.R generalmente se determina para 0.1” y 02” de penetración, es decir, para un esfuerzo de 1000 y 5000 libras por pulgada cuadrada en el patrón respectivamente.

Con el fin de duplicar en el laboratorio la condición más crítica que se presenta en el terreno, las muestras para el ensayo del C.B.R se sumergen en agua hasta obtener su saturación.

Los ensayos C.B.R se puede efectuar también sobre muestras inalteradas obtenidas en el terreno y sobre suelos en el sitio.

PROCEDIMIENTO 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 pistón; se levanta la plataforma por medio del gato hidráulico hasta que el pistón esté en contacto con la muestra y se le esté aplicando una carga de 10 libras. Después se vuelve a colocar en cero el indicador de carga. Se coloca también el extensómetro en cero.

Se aplica la carga por medio del gato hidráulico 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 penetración del pistón.

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

Para sacar la muestra del molde se usa el extractor de muestras con la placa de 6” de diámetro.

CALCULOS

Se calculan los Esfuerzos Aplicados dividiendo la carga para el área del pistón.

Se dibujan las curvas Esfuerzo vs. Penetración para cada molde, colocando en las abscisas

cada una de los valores de penetración y en las ordenadas los respectivos esfuerzos.

La relación C.B.R. generalmente se determina para 1” y 2” de penetración, es decir ; para un

esfuerzo de 1000 y 1500 libras por pulgada cuadrada en el patrón, respectivamente

Se grafican los valores respectivos de Densidad Seca (antes de saturar) y C.B.R. de cada molde.

PROCTOR MODIFICADO ASTM D-1557,

MTC – E115

Este ensayo abarca los procedimientos de compactación usados en

Laboratorio, para determinar la relación entre el Contenido de Agua y

Peso Unitario Seco de los suelos (curva de compactación) compactados

en un molde de 4 ó 6 pulgadas .

Objetivo

Equipo

EQUIPO

• Ensamblaje del Molde

• El collar de extensión

• Molde de 4 y 6 pulgadas.

• Pisón ó Martillo.

• Balanza

• Horno

• Regla

• Tamices

• Herramientas de mezcla

METODOS

METODO "A"

• Molde.- 4 pulg. de diámetro (101,6mm)

• Material.- Se emplea el que pasa por el tamiz Nº 4 (4,75 mm).

• Capas.- 5

• Golpes por capa.- 25

• Uso.- Cuando el 20% ó menos del peso del material es retenido en el

tamiz Nº 4 (4,75 mm).

• Otros Usos.- Si el método no es especificado; los materiales que cumplen éstos requerimientos de gradación pueden ser ensayados

usando Método B ó C.

METODO "B"

• Molde.- 4 pulg. (101,6 mm) de diámetro.

• Materiales.- Se emplea el que pasa por el tamiz de 3/8 pulg (9,5

mm).

• Capas.- 5

• Golpes por capa.- 25

• Usos.- Cuando más del 20% del peso del material es retenido en el tamiz Nº 4 (4,75mm) y 20% ó menos de peso del material es retenido en

el tamiz 3/8 pulg (9,5 mm).

• Otros Usos: Si el método no es especificado, y los materiales entran en los requerimientos de gradación

pueden ser ensayados usando método c

METODO "C"

• Molde.- 6 pulg. (152,4mm) de diámetro.

• Materiales.- Se emplea el que pasa por el tamiz ¾ pulg (19,0 mm).

• Capas.- 5

• Golpes por Capa.- 56

• Usos.- Cuando más del 20% en peso del material se retiene en el tamiz 3/8 pulg (9,53 mm) y menos de 30% en peso es retenido en el

tamiz ¾ pulg (19,0 mm).

• El molde de 6 pulgadas (152,4 mm) de diámetro no será usado

con los métodos A ó B.

DEFINICIONES Un suelo con un contenido de Humedad determinado es colocado en 5

capas dentro de un molde de ciertas dimensiones, cada una de las capas

es compactada en 25 ó 56 golpes con un pisón de 10 lbf (44.5 N) desde

una altura de caída de 18 pulgadas (457 mm), sometiendo al suelo a un

esfuerzo de compactación total de aproximadamente de 56 000 pie-

lbf/pie3 (2 700 kN-m/m3). Se determina el Peso Unitario Seco resultante.

Procedimiento del Ensayo

Método de Preparación

Húmeda (Preferido).

• Sin secado previo de la muestra, pásela a través del tamiz Nº 4 (4,75 mm), 3/8 pulg (9,5 mm) ó ¾ pulg(19,0 mm), dependiendo del Método a ser usado (A, B ó C). Determine el contenido de agua del suelo procesado.

• Prepare mínimo cuatro (preferiblemente cinco) especímenes con contenidos de agua de modo que éstos tengan un contenido de agua lo más cercano al óptimo estimado.

Método de Preparación

Seca

Si la muestra está demasiado

húmeda, reducir el contenido de

agua por secado al aire hasta

que el material sea friable. El

secado puede ser al aire o por el

uso de un aparato de secado tal

que la temperatura de la muestra

no exceda de 140 ºF (60 ºC)

Compactación

Determinar y anotar la masa del molde ó molde y el plato de base.

Ensamble y asegure el molde y el collar al plato base. El método de enlace

ó unión al cimiento rígido debe permitir un desmolde fácil del molde

ensamblado, el collar y el plato base después que se concluya la

compactación.

Compactar el espécimen en cinco capas. Después de la compactación,

cada capa deberá tener aproximadamente el mismo espesor. Antes de la

compactación, colocar el suelo suelto dentro del molde y extenderlo en

una capa de espesor uniforme.

Cálculos

Calcule el Peso Unitario Seco y Contenido de Agua para cada

espécimen compactado.Plotee los valores y dibuje la curva de

compactación como una curva suave a través de los puntos

En base a la curva de compactación, determine el

Óptimo Contenido de Agua y el Peso Unitario Seco Máximo. Si más

de 5% en peso del material sobredimensionado (tamaño

mayor) fue removido de la muestra, calcular el máximo Peso Específico y óptimo contenido de Humedad

corregido del material total usando la Norma ASTM D4718

Esta corrección debe realizarse en el espécimen de ensayo de

densidad de campo, más que al espécimen de ensayo de

laboratorio.

ρm = Densidad Húmeda del espécimen compactado

(Mg/m 3 )

Mt = Masa del espécimen húmedo y molde (kg)

Mmd = Masa del molde de compactación (kg)

V = Volumen del molde de compactación (m3)

Donde:

Wsat = Contenido de agua para una saturación

completa (%).

γw = Peso unitario del agua 62,43 lbf/ pie 3 ó (9,807kN/m

3 ).

γd = Peso unitario seco del suelo.

Gs = Gravedad específica del suelo.

PAVIMENTOS SEGÚN EL TERRENO DE

FUNDACIÓN

De su capacidad de soporte depende en gran parte el espesor que debetener un pavimento, sea este flexible o rígido. Si el terreno de fundación espésimo debe desecharse este material y sustituirse por otro de mejor calidad .Siel terreno de fundación es malo y se halla formado por un suelo fino, limoso oarcilloso susceptible de saturación habrá de ponerse una sub-base de materialgranular seleccionado antes de ponerse la base y capa de rodadura.

a) Si el terreno de fundación es pésimo debe desecharse y sustituirse por otrode mejor calidad

b) Si el terreno de fundación es malo habrá de colocarse una sub-base dematerial seleccionado antes de poner la base.

c) Si el terreno de fundación es bueno podrá prescindirse de la sub-base.

d) Si el terreno es excelente podrá prescindirse de la sub-base y de la base.

CONCLUSIONES

El estudio de la subrasante es importante, en el cual determinamos sus

diferentes propiedades mediante una serie de ensayos de laboratorio.

Los diferentes ensayos que existen para las subrasante nos dan como

resultado la resistencia que tiene un determinado tipo de suelo frente a

cargas externas.

También es importante y fundamental a la hora de diseñar y elegir el tipo

de pavimento que utilizaras en la vía o carretera a construir.

Los diferentes estudios también nos ayudan a observar si se necesita

mejorar el terreno natural