PROPIEDADES PROPIEDADES DE LA SUBRASANTEDE LA SUBRASANTE

Propiedades de la SubrasantePropiedades de la Subrasante Propiedades físicas:Propiedades físicas:

GranulometríaGranulometríaClasificación de suelosClasificación de suelosRelaciones humedad-densidadRelaciones humedad-densidad

Propiedades ingenieriles:Propiedades ingenieriles:Módulo resilienteMódulo resilienteMódulo de PoissonMódulo de PoissonValor de soporte del sueloValor de soporte del sueloMódulo de reacción de la subrasante Módulo de reacción de la subrasante

Propiedades FísicasPropiedades Físicas

Propiedades Propiedades inicialesiniciales de los suelos de los suelos Clasificación de los suelosClasificación de los suelos Relación humedad-densidad (proctor)Relación humedad-densidad (proctor)

– Propiedad vital para el desempeñoPropiedad vital para el desempeño

– Humedad Optima - Densidad Max Humedad Optima - Densidad Max

Granulometría:Granulometría: Se denomina clasificación granulométrica o granulometría, a la

medición y gradación que se lleva a cabo de los granos de una formación sedimentaria, de los materiales sedimentarios, así como de los suelos, con fines de análisis, tanto de su origen como de sus propiedades mecánicas, y el cálculo de la abundancia de los correspondientes a cada uno de los tamaños previstos por una escala granulométrica.

Método de determinación granulométrico Ensayo de tamizado

Propiedades FísicasPropiedades Físicas

Clasificación de suelosClasificación de suelosPropiedades FísicasPropiedades Físicas

Relación humedad-densidad (proctor)Relación humedad-densidad (proctor)– Propiedad vital para el desempeño– Humedad Optima - Densidad Max

– Ejemplo:Ejemplo:– El Grado de compactación de un terreno se expresa en porcentaje respecto al

ensayo Proctor; es decir, una compactación del 85% de Proctor Normal quiere decir que se alcanza el 85% de la máxima densidad posible para ese terreno.

Propiedades FísicasPropiedades Físicas

Módulo resilienteMódulo resilienteDebido al paso por de los vehículos por la superficie de rodamiento de un

pavimento, esta empieza a distribuir los esfuerzos hacia las capas inferiores, las cuales, por esta razón se ven sujetas a esfuerzos cíclicos de compresión c y luego de tensión t los cuales van provocando deformaciones en toda la estructura del pavimento. La curva esfuerzo-deformación obtenida en un espécimen de material de los que constituyen generalmente un pavimento , ya sea concreto asfáltico o hidráulico, algún material granular o un suelo cohesivo es cualitativamente

Propiedades ingenierilesPropiedades ingenieriles

Propiedades ingenierilesPropiedades ingenieriles Módulo de PoissonMódulo de Poisson

El coeficiente de Poisson  es una constante elástica que proporciona una medida del estrechamiento de sección de un prisma de material elástico lineal e isótropo cuando se estira longitudinalmente y se adelgaza en las direcciones perpendiculares a la de estiramiento. El nombre de dicho coeficiente se le dio en honor al físico francés Simeon Poisson.

Propiedades ingenierilesPropiedades ingenieriles Valor de soporte del sueloValor de soporte del suelo

Llamado también capacidad portante del suelo

Propiedades ingenierilesPropiedades ingenieriles Módulo de reacción de la subrasanteMódulo de reacción de la subrasante

El concepto fué introducido por Winkler, y posteriormente desarrollado, discutido y usado por la profesión. Dado que, como se demostrará posteriormente, este parámetro no es una propiedad intrínseca del suelo, hay múltiples modelos para su evaluación y no es posible determinarlo unívocamente con ensayos normalizados.

Ensayos de Resistencia Ensayos de Resistencia TradicionalesTradicionales

Miden la respuesta de la subrasante para soportar Miden la respuesta de la subrasante para soportar cargas.cargas.

CBR Relación Soporte de CaliforniaCBR Relación Soporte de California Valor de resistencia HVEEM Valor - RValor de resistencia HVEEM Valor - R Módulo de reacción de la subrasante (k)Módulo de reacción de la subrasante (k) Ensayo de compresión triaxialEnsayo de compresión triaxial Penetrómetro dinámico de conoPenetrómetro dinámico de cono

C B RC B R

Mide la resistencia del suelo a la penetraciónMide la resistencia del suelo a la penetración Se compara carga vs. penetración con la Se compara carga vs. penetración con la

resistencia a la penetración de una grava resistencia a la penetración de una grava estandarizada bien graduada (valor 100)estandarizada bien graduada (valor 100)

Las muestras son sumergidas (96 hrs) para Las muestras son sumergidas (96 hrs) para simular condiciones de saturación simular condiciones de saturación

Ensayo de Compresión TriaxialEnsayo de Compresión Triaxial

Evalúa la resistencia al corte del sueloEvalúa la resistencia al corte del suelo Ensayo de varias muestras bajo diferentes Ensayo de varias muestras bajo diferentes

presiones de confinamientopresiones de confinamiento Curvas tensión-deformaciónCurvas tensión-deformación Envolvente de rotura de Mohr, permite Envolvente de rotura de Mohr, permite

determinar cohesión y ángulo de fricción interna.determinar cohesión y ángulo de fricción interna.

Penetrómetro Dinámico de ConoPenetrómetro Dinámico de Cono

Tiene el objeto de medir in-situ tensiones de los Tiene el objeto de medir in-situ tensiones de los

materiales de pavimentación y suelos de la materiales de pavimentación y suelos de la subrasantesubrasante

Correlacionado con el CBR, permite una estimación Correlacionado con el CBR, permite una estimación rápida del mismo, cono 60°:rápida del mismo, cono 60°:

CBR = CBR = 405.3 405.3 PR PR 1.2591.259

1000 mm(variable)

574 mm

Soporte

Martillo78 N

Cono

Guía de acero (16 mm

Angulo cono 60o

20 mm

Penetrómetro dinámicoPenetrómetro dinámico de cono de cono

PDC Automático ComputarizadoPDC Automático Computarizado

20 mm

Correlaciones Correlaciones Penetrómetro dinámicoPenetrómetro dinámico

de cono de cono CBR = CBR = 405.3 405.3

PR PR 1.2591.259

Log CBR = 2.2 – 0.71 (log DCPI)1.5

Log (CBR) = 2.4 – 1.2 (log DCPI)

PR = DCPI = mm/golpe

20 mm

Otras CorrelacionesOtras Correlaciones

E(back) = 338(DCPI)-0.39

DCPI = pg/golpe (Buena %Hopt)

M.R(psi) = 7013.065 – 2040.783 ln(DCPI)

E(back) MPa FWD; DCPI = mm/golpe

“SUBGRADE CHARACTERIZATION FOR HIGHWAY PAVEMENT DESIGN”

Penetrómetro Penetrómetro Dinámico de Dinámico de

Cono Automático Cono Automático en Operaciónen Operación

Módulo ResilienteMódulo Resiliente

Rigidez Dinámica bajo cargas repetidas (varios miles Rigidez Dinámica bajo cargas repetidas (varios miles de ciclos)de ciclos)

Deformación Permanente se registra para análisis Deformación Permanente se registra para análisis

pero la probeta no fallapero la probeta no falla AASHTO TP 46-94 (SHRP – P 46)AASHTO TP 46-94 (SHRP – P 46) La forma más realista para caracterizar las cargas de La forma más realista para caracterizar las cargas de

rueda en movimientorueda en movimiento

Respuesta Ante Carga DinámicaRespuesta Ante Carga Dinámica

Subrasante

Base

Asfalto

Carga de rueda móvil

c

v =

c

Elemento Bajo CargaElemento Bajo Carga

c + d

c

c = confinamiento d = desviador

v = vertical

Determinación del Módulo ResilienteDeterminación del Módulo Resiliente

Ensayo AASHTO Ensayo AASHTO – Muestras con contenidos de humedad variables en función de Muestras con contenidos de humedad variables en función de

las condiciones a lo largo del añolas condiciones a lo largo del año– Dato de diseño para el método AASHTODato de diseño para el método AASHTO

Estimación mediante varios procedimientos:Estimación mediante varios procedimientos:

– Cálculo mediante deflectómetro de impactoCálculo mediante deflectómetro de impacto

– Propiedades de los suelosPropiedades de los suelos

– Resistencia a la compresión no confinadaResistencia a la compresión no confinada

– CBR - DCPCBR - DCP

Módulo resiliente de materiales granulares Módulo resiliente de materiales granulares no adheridos para base/subbaseno adheridos para base/subbase

Procedimientos (2) para preparar y ensayar materiales y Procedimientos (2) para preparar y ensayar materiales y suelos que representen estados de tensión debajo de suelos que representen estados de tensión debajo de pavimentos de asfalto y hormigón, sujetos a cargas pavimentos de asfalto y hormigón, sujetos a cargas móviles.móviles.

Tensión dinámica de desviación (0.1 seg).Tensión dinámica de desviación (0.1 seg). Duración de ciclo (1.0 seg).Duración de ciclo (1.0 seg). Presión estática de confinamiento.Presión estática de confinamiento. Mr = Tensión de desviación/Deformación ResilienteMr = Tensión de desviación/Deformación Resiliente ..

Influencia de las Propiedades de Influencia de las Propiedades de los Sueloslos Suelos

Humedad: Mr se reduce si la humedad se incrementa.Humedad: Mr se reduce si la humedad se incrementa. Densidad: Mr se incrementa si el % de compactacion Densidad: Mr se incrementa si el % de compactacion

se incrementa.se incrementa. Medio ambiente (hielo-deshielo) Mr se reduce Medio ambiente (hielo-deshielo) Mr se reduce

fuertemente ante ciclos hielo - deshielo.fuertemente ante ciclos hielo - deshielo. Deformaciones permanentes que se producen por Deformaciones permanentes que se producen por

condiciones adversas afectan al Mr.condiciones adversas afectan al Mr.

Módulo de Reacción de la Módulo de Reacción de la SubrasanteSubrasante

Módulo de Reacción de la Módulo de Reacción de la SubrasanteSubrasante

Ejecutar el ensayo de placa ASTM en el campo Ejecutar el ensayo de placa ASTM en el campo Estimación a partir de las propiedades del suelo Estimación a partir de las propiedades del suelo

o a partir de CBR o Valor - Ro a partir de CBR o Valor - R Retrocálculo a partir de ensayos de deflexiónRetrocálculo a partir de ensayos de deflexión Usar Penetrómetro Dinámico de Cono para Usar Penetrómetro Dinámico de Cono para

estimar CBR, luego el valor kestimar CBR, luego el valor k

Módulo de Reacción EfectivoMódulo de Reacción Efectivo de la Subrasante de la Subrasante

Identificar los factores clavesIdentificar los factores claves

Tipo de subbaseTipo de subbase

Espesor de subbaseEspesor de subbase

Pérdida de soportePérdida de soporte

Profundidad del suelo firme (roca madre)Profundidad del suelo firme (roca madre)

Espesor de losa proyectadoEspesor de losa proyectado Identificar el módulo resiliente estacional del sueloIdentificar el módulo resiliente estacional del suelo

Valor K EfectivoValor K Efectivo Valor efectivo en la parte superior de la plataforma Valor efectivo en la parte superior de la plataforma

(considerando el aporte de base o terraplén)(considerando el aporte de base o terraplén) Asignar el valor del módulo elástico estacional de Asignar el valor del módulo elástico estacional de

la subbase, (estático elástico).la subbase, (estático elástico). Estimar el valor k estacional compuestoEstimar el valor k estacional compuesto Ajustar el valor k por fundación rígidaAjustar el valor k por fundación rígida Determinar el daño relativo (uDeterminar el daño relativo (urr) para cada valor k ) para cada valor k

estacionalestacional Encontrar el daño promedio relativoEncontrar el daño promedio relativo Reducir el valor k por la pérdida de soporte, Reducir el valor k por la pérdida de soporte,

considerando el efecto de bombeo.considerando el efecto de bombeo.

Módulo de Reacción Módulo de Reacción de la Subrasantede la Subrasante

AASHTO-97, en base a nuevas investigaciones y AASHTO-97, en base a nuevas investigaciones y ensayos de carga, se demuestra que el incrementar el ensayos de carga, se demuestra que el incrementar el valor k por la presencia de una base rígida no es valor k por la presencia de una base rígida no es apropiado. El valor k efectivo representa a la apropiado. El valor k efectivo representa a la subrasante corregida por la presencia del terraplén.subrasante corregida por la presencia del terraplén.

Es recomendable que el valor k de la subrasante sea Es recomendable que el valor k de la subrasante sea usado sin ningun factor de pérdida de soporte. Las usado sin ningun factor de pérdida de soporte. Las fallas observadas en el ART ya consideran la fallas observadas en el ART ya consideran la pérdida de soporte.pérdida de soporte.

ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DEL TEMA

En lo referente a las propiedades de la subrasante hay que tener en cuenta que hay 2 tipos propiedades físicas y propiedades ingenieriles

En este caso de las propiedades de la subrasante tiene que ver mucho con lo que tipo de suelo es asi hay que hacer las pruebas de laboratorio entre ellas tenemos

Ensayo de compresión triaxial Y en campo :  Penetrómetro dinámico de cono

CONCLUSIONES Para un mejor trabajo y saber las

propiedades de la subrasante hay que hacer los ensayos ya sea en campo o en el laboratorio

 Y hacer las calicatas correspondientes a cada cuanto corresponde según la estructura que va a realizar.

RECOMENDACIONES

Para una mejor comparación de la teoría con la práctica es bueno realizar ensayos de laboratorio para así poder trabajar o diseñar con valores reales.