INGENIERÍA CIVIL - CURSO DE PAVIMENTOS

1. Evaluación de la subrasante
02PAVIMENTOS
Ing. Augusto García
Estudio de
suelos
Estudio del suelo
de fundación
Estudio de suelos
de Cantera
Evaluación de la Subrasante

2. La caracterización de los suelos de subrasante
comprende las siguientes etapas:
Exploración de la subrasante.
Definición del perfil y delimitación de áreas
homogéneas.
Ejecución de ensayos de resistencia sobre los suelos
predominantes.
Determinación del valor de resistencia o de respuesta
de diseño para cada área homogénea.
Evaluación de la Subrasante
La respuesta de la subrasante
ante las cargas del tránsito
depende de los tipos de suelo que
la constituyen y de la densidad y
la humedad de ellos, tanto
durante la construcción como
durante el servicio.
La respuesta del suelo de
subrasante es el factor
más importante en la
determinación de los
espesores de diseño del
pavimento

3. Evaluación de la Subrasante
El Estudio de Mecánica de Suelos es básico para el
posterior diseño del pavimento, estabilización de taludes,
diseño de mezclas de concreto y estimación de los niveles
de socavación en las zonas críticas de erosión de riberas y
puentes de la carretera.
Estudio del suelo de fundación.
Realizar la investigación del subsuelo por donde se
desplaza la vía, conocer las propiedades físicas y
mecánicas, a fin de obtener los parámetros de resistencia y
deformación..
Objetivo del estudio de suelos

4. Metodología
Investigación
de campo
Ensayos de
laboratorio
Labores de
gabinete
Investigación de campo - CALICATAS

5. El número de calicatas
indicado en el cuadro
4.1, se aplica para
pavimentos nuevos,
reconstrucción y
mejoramiento.
En caso, de estudios de
factibilidad o
prefactibilidad se
efectuará el número de
calicatas indicadas en el
referido cuadro
espaciadas cada 2.0 km
en vez de cada km

6. Evaluación de la Subrasante
Evaluación de la Subrasante

7. Evaluación de la Subrasante
Manual de Ensayo de Materiales para
Carreteras (EM - 2000)
El Manual de Ensayo de Materiales para Obras Viales EM-
2000, contiene normas de ensayo, elaboradas en base a la
normatividad y exigencias establecidas por las Instituciones
Técnicas reconocidas Internacionalmente como AASHTO,
ASTM, Instituto del Asfalto, ACI, etc. contrastadas con las
condiciones propias y particulares de nuestro país.
Evaluación de la Subrasante

8. Ensayos para el reconocimiento del terreno
Para tener éxito en el reconocimiento de un terreno, se debe
tener una correcta definición de las prospecciones y
ensayos tanto “in situ” como en laboratorio.
Por su carácter de obra lineal extensa, las carreteras
requieren en general de exploraciones que alcancen
profundidades superficiales, con un amplio espaciamiento.
Las condiciones geológicas, son las que definen si es
necesario un programa exploratorio muy detallado, como
por ejemplo en zonas inestables.
Ensayos para el reconocimiento del terreno
Calicatas
Excavaciones que permiten la
observación del terreno hasta
profundidades máximas de hasta 3 ó 4
metros.
Además de observaciones de tipo
litológico, se pueden obtener datos
sobre la compacidad del material, la
estabilidad de las paredes de la
excavación, nivel freático, etc.
También permiten la ejecución de
algunos ensayos in situ a diferentes
cotas, como el penetrómetro dinámico
de cono.

9. Ensayos para el reconocimiento del terreno
Existen también los llamados
métodos geofísicos, siendo los
más utilizados:
1. Métodos sísmicos.
2.Métodos eléctricos, sondeos
eléctricos verticales (S.E.V.).
3. Métodos gravimétricos.
4. Georradar
Ensayos de laboratorio
Al igual que en el caso de los ensayos “in situ”, existe una
gran variedad de ensayo de laboratorio disponibles,
dependiendo de las características del terreno.
Los ensayos más usuales son los de
identificación, de resistencia y de
deformabilidad.
La toma de muestras debe ser lo más
representativa posible de la realidad a
analizar y durante su envío hasta el
laboratorio, se cuidará de que las
muestras no sufran deterioros o mezclas
de las mismas, que nos puedan inducir
errores en los resultados obtenidos.

10. Ensayos de identificación de suelos
Análisis granulométrico por tamizado y sedimentación
Este ensayo tiene por objeto
determinar los diferentes tamaños de
las partículas de un suelo y obtener la
cantidad, expresada en tanto por
ciento de éstas, que pasan por los
distintos tamices de la serie empleada
en el ensayo, desde el tamiz de 2”
hasta el tamiz N° 200.
Cuando se quiera conocer la
distribución de tamaños de las
partículas inferiores a dicho tamiz (Nº
200), se debe completar este
procedimiento con el de
sedimentación.
Ensayos de identificación de suelos

11. Ensayos de identificación de suelos
Análisis granulométrico por tamizado y sedimentación
De la realización de este ensayo se obtiene la siguiente
información:
Distribución granulométrica del suelo analizado.
Clasificación de los suelos granulares.
Se puede, en algunos casos, inferir su origen geológico.
Se pueden obtener parámetros como el diámetro efectivo,
coeficiente de uniformidad, y coeficiente de curvatura.
Una vez realizado el proceso de tamizado y sedimentación, se procede a pesar
las cantidades retenidas en cada uno de los tamices, construyéndose una gráfica
semilogarítmica donde se representa el porcentaje en peso de muestra retenida
(o el que pasa) para cada abertura de tamiz.
Ensayos de identificación de suelos

12. Ensayos de identificación de suelos

13. Contenido en humedad.
Es junto con el contenido de vacíos, una de las
características fundamentales para explicar el
comportamiento del suelo (especialmente en aquellos de
textura más fina), como por ejemplo cambios de volumen,
cohesión, estabilidad mecánica.
El método tradicional de determinación de la humedad del
suelo en laboratorio, es por medio del secado a horno, la
relación (%) entre el peso agua / partículas sólidas.
Otros métodos para determinar el contenido de humedad:
método del alcohol metílico, método del Speedy, y método
nuclear.
Ensayos de identificación de suelos

14. Ensayos de identificación de suelos
Determinación de los Límites de Atterberg
Es junto con la granulometría uno de los ensayos más
comunes, debido a la información que se obtiene del mismo
y la posibilidad de clasificar un suelo a partir de los datos
obtenidos.
El contenido de agua o humedad límite al que se produce el
cambio de estado varía de un suelo a otro.
El método usado para medir estos límites se conoce como
método de Atterberg y los contenidos de agua o humedad
con los cuales se producen los cambios de estados, se
denominan límites de Atterberg (LL, LP, IP, LC).
Las humedades correspondientes a los puntos de transición
entre cada uno de estos estados definen los límites líquido (LL),
plástico (LP) y de retracción (LR) respectivamente.

15. (a) Líquido: La presencia de una cantidad excesiva de agua anula las fuerzas de
atracción interparticular que mantenían unido al suelo (la cohesión) y lo convierte en
una papilla, un líquido viscoso sin capacidad resistente.
(b) Plástico: El suelo es fácilmente moldeable, presentando grandes deformaciones
con la aplicación de esfuerzos pequeños. Su comportamiento es plástico, por lo que
no recupera su estado inicial una vez cesado el esfuerzo. Mecánicamente no es apto
para resistir cargas adicionales.
(c) Semisólido: El suelo deja de ser moldeable, pues se quiebra y resquebraja
antes de cambiar de forma. No obstante, no es un sólido puro, ya que disminuye de
volumen si continúa perdiendo agua. Su comportamiento mecánico es aceptable.
(d) Sólido: En este estado el suelo alcanza la estabilidad, ya que su volumen no
varía con los cambios de humedad. El comportamiento mecánico es óptimo.
Ensayos de identificación de suelos
Ensayos de identificación de suelos

16. Densidad de un suelo
Existen diferentes normas para determinar las diferentes
densidades de un suelo, dependiendo el uso que se le vaya
a dar a las mismas.
Así podemos distinguir entre densidad aparente, densidad
seca, densidad relativa, densidad máxima y densidad mínima
de suelos granulares.
Ensayos de identificación de suelos
Ensayos de resistencia
Ensayo Próctor
El ensayo Próctor es un ensayo de
compactación de suelo que tiene
como finalidad obtener la humedad
óptima de compactación de un
suelo para una determinada
energía de compactación.
Con los resultados del ensayo se
grafica la curva de compactación,
ploteando en el eje de las abscisas
el contenido de humedad y en la
ordenada la densidad seca.
Existen dos tipos de ensayo Próctor.
Proctor Standard
Proctor Modificado.
La realización de un tipo u otro deberá estar de acorde
con el material y el equipo de compactación que se
utilizará en obra.

17. La humedad óptima de compactación es aquella humedad (%de
agua) para la cual la densidad del suelo es máxima, es decir la
cantidad de agua que hemos de añadir a un suelo para poderlo
compactar al máximo con una energía concreta.
Ensayos de resistencia
Determinación de la densidad “in situ”
. Método del cono de
arena: Es un método en
desuso, pero que debe
utilizarse como calibración
de otros métodos.
Representa una forma
indirecta de obtener el
volumen del agujero
utilizando para ello, una
arena estandarizada
compuesta por arena
silícea normalizada
Ensayos de resistencia

18. Determinación de la densidad “in situ”
Método con densímetro nuclear:
La determinación de la densidad y
humedad a través de este método,
está basada en la interacción de los
rayos gamma provenientes de una
fuente radiactiva y los electrones de
las órbitas exteriores de los átomos
del suelo, la cual es captada por un
detector gamma situado a corta
distancia de la fuente emisora,
sobre, dentro o adyacente al material
a medir.
Ensayos de resistencia
Determinación de la capacidad de soporte CBR
El ensayo CBR mide la carga necesaria para penetrar un
pistón de dimensiones determinadas a una velocidad
previamente fijada en una muestra de suelo, compactada
según su próctor, formada por tres probetas (generalmente
compactada a 15, 30 y 60 golpes/capa), después de haberla
sumergido en agua durante cuatro días y de haber medido su
hinchamiento.
El hecho de sumergir la muestra se debe a que así podemos
prever la hipotética situación de acumulación de humedad en
el suelo después de la construcción.
Ensayos de resistencia

19. Ensayos de resistencia
El índice CBR se define como la relación entre la presión necesaria para que el pistón penetre en
el suelo una determinada profundidad y la necesaria para conseguir esa misma penetración en
una muestra patrón de grava machacada, expresada en tanto por ciento.
Ensayos de resistencia

20. El índice CBR se define como la relación entre la presión
necesaria para que el pistón penetre en el suelo una
determinada profundidad y la necesaria para conseguir
esa misma penetración en una muestra patrón de grava
machacada, expresada en tanto por ciento.
Ensayos de resistencia
Ensayos de resistencia

21. Ensayos de resistencia
Ensayos de resistencia

22. Ensayos de resistencia
Ensayos de resistencia

23. Ensayos de resistencia
Ensaye de
Módulo de
Resiliencia
Mr
Ensayos de resistencia

24. Ensayos de resistencia
Ensayos de resistencia

25. Ensayos de resistencia
Ensayos de resistencia

26. Ensayos de resistencia
Ensayos de resistencia

27. Ensayos de resistencia
Determinación de la
resistencia o respuesta
de diseño para cada
área homogénea
evaluación

29. Valor de soporte de California (CBR) de diseño

30. 59
Cálculo de modulo resilente
0.0
5000
1000
15000
20000
25000
30000
5 10 15 20

31. CBR 95%
CBR PROMEDIO
62
CBR (%) vs PROGRESIVA (km)
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
10+000 20+000 30+000 40+000 50+000 60+000 70+000
CBR PROMEDIO = 3.1 %
MR PROMEDIO = 5271 lb/pulg2

32. 64
El modulo de resilencia de diseño de la subrasante (Mr) se define como el
valor del modulo de resilencia que es el menor que el 60%, el 75% o el
87.5% del total de valores analisados en la seccion.
Estos porcentajes se conocen como valores percentiles y estan
relacionados con el trafico de diseño.
Módulo de Resilencia de diseño
Límites para la selección de resistencia
Número de ejes de 8.2 t en el carril
de diseño (N)
Presentir a seleccionar para
hallar la resistencia
< 10 4 60
10 4 - 10 6 75
>106 87.5

33. 5,000
7,000
9,000
11,000
13,000
15,000
17,000
0 20 40 60 80 100
PORCENTAJE MAYOR O IGUAL QUE
Mr. PSI
Dibújense los valores de Mr y % obtenidos.
65