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1. Módulo 2-3
CARACTERISTICAS
DE LA SUBRASANTE

2. Propiedades de la Subrasante
 Propiedades fisicas
Granulometría
Clasificación de suelos
Relaciones humedad-densidad
 Propiedades ingenieriles
Módulo resiliente
Módulo de Poisson
Valor de soporte del suelo
Módulo de reacción de la subrasante (k)

3. Propiedades Físicas
 Propiedades iniciales de los suelos
 Clasificación de los suelos
 Relación humedad-densidad (proctor)
– Propiedad vital para el desempeño
– Humedad Optima - Densidad Max

4. Clasificación de Suelos AASHTO
 Distribución granulométrica
 Características de plasticidad
 Otros sistemas: FAA; Sistema Unificado

5. Ensayos de Resistencia
Tradicionales
Miden la respuesta de la subrasante para
soportar cargas.
 CBR Relación Soporte de California
 Valor de resistencia HVEEM Valor - R
 Módulo de reacción de la subrasante (k)
 Ensayo de compresión triaxial
 Penetrómetro dinámico de cono

6. C B R
 Mide la resistencia del suelo a la
penetración
 Se compara carga vs. penetración con la
resistencia a la penetración de una grava
estandarizada bien graduada (valor 100)
 Las muestras son sumergidas (96 hrs) para
simular condiciones de saturación

7. Valor Resistente HVEEM
 Estabilómetro HVEEM, compresión total
 Evalúa la habilidad relativa del suelo para
soportar cargas
 Provee un indicador de resistencia horizontal
ante las cargas verticales
 No es una propiedad fundamental de los
suelos

8. Módulo de Reacción
de la Subrasante
 Ensayo de placa: medición en sitio de las
deformaciones con una serie de placas
(76.2cm para pav. rigido), cargadas (69kPa) a
una cierta velocidad, (0.05mm/min) y se
miden las deformaciones.
 Depende del tamaño de la placa (30”)
k = p


10. Ensayo de Compresión Triaxial
 Evalúa la resistencia al corte del suelo
 Ensayo de varias muestras bajo diferentes
presiones de confinamiento
 Curvas tensión-deformación
 Envolvente de rotura de Mohr, permite
determinar cohesión y ángulo de fricción
interna.

11. Penetrómetro Dinámico de Cono
 Tiene el objeto de medir in-situ tensiones de
los materiales de pavimentación y suelos de
la subrasante
 Correlacionado con el CBR, permite una
estimación rápida del mismo, cono 60°:
CBR = 405.3
PR 1.259

12. 1000 mm
(variable)
574 mm
Soporte
Martillo
78 N
Cono
Guía de acero
(16 mm
Angulo cono 60o
20 mm
Penetrómetro dinámico
de cono

13. PDC Automático Computarizado

14. 20 mm
Correlaciones
Penetrómetro dinámico
de cono
CBR = 405.3
PR 1.259
Log CBR = 2.2 – 0.71 (log DCPI)1.5
Log (CBR) = 2.4 – 1.2 (log DCPI)
PR = DCPI = mm/golpe

15. 20 mm
Otras 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”

16. Penetrómetro
Dinámico de
Cono Automático
en Operación

17. Módulo Resiliente
 Rigidez Dinámica bajo cargas repetidas
(varios miles de ciclos)
 Deformación Permanente se registra para
análisis pero la probeta no falla
 AASHTO TP 46-94 (SHRP – P 46)
 La forma más realista para caracterizar las
cargas de rueda en movimiento

18. Respuesta Ante Carga Dinámica
Subrasante
Base
Asfalto
Carga de rueda móvil

19. c
v =
c
Elemento Bajo Carga
c + d
c
c = confinamiento
d = desviador
v = vertical

20. Deformación de la probeta en el tiempo
Esfuerzo
Desviador
Total
Plastico
Resiliente
R
P
R
ER =
D

Respuesta típica de una probeta
ante un pulso de carga

21. Determinación del Módulo Resiliente
 Ensayo AASHTO T 294-921 Ahora TP-46 94
– Muestras con contenidos de humedad variables
en función de las condiciones a lo largo del año
– Dato de diseño para el método AASHTO
 Estimación mediante varios procedimientos:
– Cálculo mediante deflectómetro de impacto
– Propiedades de los suelos
– Resistencia a la compresión no confinada
– CBR - DCP

22. Módulo resiliente de materiales granulares
no adheridos para base/subbase
 Procedimientos (2) para preparar y ensayar
materiales y suelos que representen estados de
tensión debajo de pavimentos de asfalto y
hormigón, sujetos a cargas móviles.
 Tensión dinámica de desviación (0.1 seg).
 Duración de ciclo (1.0 seg).
 Presión estática de confinamiento.
 Mr = Tensión de desviación/Deformación
Resiliente.

23. AASHTO T 294-921
Módulo resiliente de materiales granulares
no adheridos para base/subbase
 Secuencia de ensayo
Tipo 1 - Materiales granulares
Presión de confinamiento = 21 a 138 kPa
Tensión de desviación = 21 a 276 kPa
Tipo 2 - Suelos finos
Tensión de confinamiento = 0 a 41 kPa
Tensión de desviación = 14 a 69 kPa
 Gráficos
Tipo 1 - Mr vs Tensión global
Tipo 2 - Mr vs Tensión de desviación

24. Suelos Finamente Graduados
MR = K1 ( qD )K
2
MR = Módulo resiliente
qD = Tensión de desviación
Ki = Constantes de los materiales

25. Estimación de MR
 A una tensión de desviación = 41 kPa (6psi)
MR = 27.06 - 0.526(w) Densidad seca < 1600 kg/m3
MR = 18.18 - 0.404(w) Densidad seca > 1600 kg/m3
W= porcentaje de humedad en volumen
AASHTO - 93, tabla en función del clima de la zona,
considerando el efecto de ciclos de congelamiento.

26. Suelos con Granulometría Gruesa
MR = K1 ( )K
2
MR = Módulo resiliente
= Tensión de desviación.
Ki = Constantes de los materiales
d
d

27. Influencia de las Propiedades de
los Suelos
 Humedad: Mr se reduce si la humedad se
incrementa.
 Densidad: Mr se incrementa si el % de
compactacion se incrementa.
 Medio ambiente (hielo-deshielo) Mr se reduce
fuertemente ante ciclos hielo - deshielo.
 Deformaciones permanentes que se producen
por condiciones adversas afectan al Mr.

28. Correlación Entre MR y CBR
 MR (psi) = 1,500 * CBR (suelos finos)
(CBR < 10)
 MR (psi) = 4326 * ln (CBR) + 241 (granulares)
En el AASHTO Road Test
MR (kPa) = 21,000; (3,000 psi)
CBR = 3
Factor de ajuste = 7000 kPa (1000 psi)
El CBR debe corresponder a la densidad esperada en sitio

29. Correlación Entre MR y CBR
 MR (MPa) = 17.6 * CBR 0.64 (CBR < 12)
 MR (MPa) = 22.1 * CBR 0.55 (12< CBR < 80)
Fórmulas utilizadas en Chile

30. Módulo Resiliente Efectivo del Suelo
 Determinación del Módulo Resiliente Estacional
Ensayos de laboratorio; Retrocálculo - Deflectómetro en
pav. existentes, calibrar; Estimación a partir de
propiedades conocidas del suelo (deshielo 10-20%)
 Dividir el año en intervalos cortos de tiempo (15d)
 Determinar el daño relativo para cada módulo estacional
 Encontrar el daño relativo promedio, Abaco ó:
uf = 1.18*10 8 *Mr -2.32 (PSI) ERROR EN
APUNTES PAGINA 70 FALTA EL MENOS ABACO
 Estimar el módulo resiliente efectivo, como el valor
correspondiente al daño promedio uf (abaco o despejar

31. 30
20
10
5
1
0.005
0.01
0.05
0.10
0.50
1.0
5.0
10.0
Móduo
resiliente
del
suelo,
1000
psi
Promedio:
12
= ¿?
MR efectivo= ¿?
Mes M , psi u
Enero 20,000 0.01
Febrero 20,000 0.01
Marzo 2,500 1.51
Abril 4,000 0.51
Mayo 4,000 0.51
Junio 7,000 0.13
Julio 7,000 0.13
Agosto 7,000 0.13
Septiembre 7,000 0.13
Octubre 7,000 0.13
Noviembre 4,000 0.51
Deciembre 20,000 0.01
3.72
R f

32. 30
20
10
5
1
0.005
0.01
0.05
0.10
0.50
1.0
5.0
10.0
Móduo
resiliente
del
suelo,
1000
psi
Promedio:
3.726
12
= 0.31
MR efectivo = 5,000 (34 MPa)
Mes M , psi u
Enero 20,000 0.012
Febrero 20,000 0.012
Marzo 2,500 1.51
Abril 4,000 0.51
Mayo 4,000 0.51
Junio 7,000 0.13
Julio 7,000 0.13
Agosto 7,000 0.13
Septiembre 7,000 0.13
Octubre 7,000 0.13
Noviembre 4,000 0.51
Diciembre 20,000 0.012
3.72
R f

33. Módulo de Reacción de la
Subrasante

34. Módulo de Reacción de la
Subrasante
 Ejecutar el ensayo de placa ASTM en el
campo (placa de 30”).
 Estimación a partir de las propiedades del
suelo o a partir de CBR o Valor - R
 Retrocálculo a partir de ensayos de deflexión
 Usar Penetrómetro Dinámico de Cono para
estimar CBR, luego el valor k

35. Módulo de Reacción Efectivo
de la Subrasante
 Identificar los factores claves
Tipo de subbase
Espesor de subbase
Pérdida de soporte
Profundidad del suelo firme (roca madre)
Espesor de losa proyectado
 Identificar el módulo resiliente estacional del
suelo

36. Valor K Efectivo
 Valor efectivo en la parte superior de la
plataforma (considerando el aporte de base o
terraplén)
 Asignar el valor del módulo elástico estacional
de la subbase, (estático elástico).
 Estimar el valor k estacional compuesto
 Ajustar el valor k por fundación rígida
 Determinar el daño relativo (ur) para cada
valor k estacional
 Encontrar el daño promedio relativo
 Reducir el valor k por la pérdida de soporte,
considerando el efecto de bombeo.

37. Módulo k Efectivo
Ejemplo de los Apuntes
 Apuntes Pag. 72: Fijar SB; Espesor; Prof. Rígida LS
– Estimar Mr para Subrasante y Terraplén (o Base)
por estación.
– Estimar el valor k combinado por espesor infinito,
Apuntes: fig. 4:16. AASHTO Fig. 3.3 entrar con
Mr subrasante, se obtiene k corregido Fund. Rig.
– Con el valor k compuesto y corregido se determina
el daño relativo, con un espesor de losa tentativo,
se obtienen los factores de daño (/100). Ej. 540
– Con el daño relativo promedio, se determina el
valor k estacional compuesto del mismo gráfico.

38. Pérdida de Soporte
 AASHTO-97, recomienda no considerar una
reducción por pérdida de soporte, de todos modos
puede hacerse en función al tipo de base (LS) y el
ábaco de la fig. 4:19.
(AASHTO Tabla 2.7 fig. 3.6)
Incremento de K por presencia de base, se debe
tratar con precaución y no reducir por pérdida de
soporte.

39. Módulo de Reacción
de la Subrasante
 AASHTO-97, en base a nuevas investigaciones y
ensayos de carga, se demuestra que el incrementar el
valor k por la presencia de una base rígida no es
apropiado. El valor k efectivo representa a la
subrasante corregida por la presencia del terraplén.
 Es recomendable que el valor k de la subrasante sea
usado sin ningun factor de pérdida de soporte. Las
fallas observadas en el ART ya consideran la pérdida
de soporte.

40. Factor de Pérdida de Soporte
Para corregir los valores excesivos de k que
surgen por la aplicación de los ábacos
Base granular tratada con cemento o asfalto:
0.0 a 1.0
Estabilización con cal: 1.0 a 3.0
Materiales Granulares: 1.0 a 3.0
Suelos Finos o Subrasante Natural: 2.0 a 3.0

41. Efectos de Bases Tratadas
 Proveen una plataforma de construcción.
 El tema de la adherencia es ampliamente
discutida y no existe un consenso.
 Bases muy rígidas pueden reflejar fisuración
a edades tempranas
 Se reduce significativamente el bombeo.
 Se incrementa el valor de soporte y con
adherencia se logra un pavimento
compuesto temporalmente.