Este documento presenta información sobre la evaluación de la subrasante para el diseño de pavimentos. Incluye temas como la caracterización de la subrasante mediante sondeos, la determinación del módulo resiliente a través de ensayos de laboratorio y correlaciones, y los valores predeterminados según la clasificación del suelo. El módulo resiliente proporciona una relación fundamental entre tensiones y deformaciones que se usa en el análisis estructural multicapa de pavimentos.

1. AGENDA
1. Introducción y Generalidades ME-PDG
2. Variables de diseño ME-PDG
4. TRANSITO ME-PDG
5. SUBRASANTE ME-PDG
6 y 7. ESTRUCTURA DE PAVIMENTO
8. VARIABLE CLIMA
3. INFORMACION GENERAL
9. MODELO ESTRUCTURAL PROPUESTO
10. PROCESO DE DISEÑO Y ANALISIS

2. ESTUDIO DE LA
SUBRASANTE

3. SUBRASANTE
1. Caracterización de la Subrasante
2. Exploracion de la Subrasante
3. Resistencia de la Subrasante
4. Mejoramiento de la Subrasante
ASPECTOS CONSIDERADOS POR LA GUIAAASHTO
5. Caracterización Dinámica (Modulo Rste, u)

4. Exploración Subterranea
1. Realizar una investigación y estudio completo de la Topografía y
Geología para definir las condiciones de la subrasante.
2. Realizar una serie de sondeos y apiques, determinando el número,
profundidad, espaciamiento y muestreo de la investigación
subterránea y conocer posición del NAF.
3. Clasificar los suelos por los sistemas AASHTO o SUCS.
4. Realizar ensayos de humedad / densidad para determinar las
características de compactación de los terraplenes y la subrasante.
5. Examinar los registros de las perforaciones, perfil de suelo, y
clasificación de suelos y seleccionar las capas de suelos
representativas para realizarse los ensayos de resist. en
laboratorio.
6. Obtener el módulo resiliente in situ
7. Usar el perfil de suelo a lo largo de la carretera para relacionar el
módulo resiliente con cada tipo de suelo. Seleccionar el módulo
resiliente representativo para el diseño para cada tipo de suelo y
profundidad.

5. Evaluación Geológica

6. EVALUACION GEOTECNICA PRELIMINAR
OBJETIVOS DE SONDEOS
• Determinar el perfil estratigráfico
• Estimar la resistencia de la subrasante
• Posición del nivel freático (subdrenaje)
NAF

7. EVALUACION GEOTECNICA
SONDEOS
MUESTREO y ENSAYOS
• Condiciones de humedad y plasticidad
• Condiciones granulométricas
• Estudios y ensayos específicos para
estimar resistencia (PDC)

8. EVALUACION GEOTECNICA - RESISTENCIA
APIQUES
Espaciamiento:
• Perfil estratigráfico
deducido
• Condiciones de
consistencia
• Condiciones de los
suelos (%W, Plast).
• Condiciones
excepcionales.
S
H=1.50m
Area
1-2m2
S
GEOMETRIA:
Prof. = 1.50 a 2.0 m debajo de subrasante
Area= 1 a 2 m2

9. ESQUEMA DE UN APIQUE TIPICO
0.50 m
1.50 m
Wn1, Plasticidad
Compactación
Resistencia
Gradación
Wn2
Wn3
Wn4
Wn5

10. EVALUACION GEOTECNICA
APIQUES
MUESTREO y ENSAYOS
• Condiciones de humedad y plasticidad
• Condiciones granulométricas
• Condiciones de compactación
• Densidad de Campo
• Condiciones de Resistencia.

11. 2.1.Módulo Resiliente de Suelos

12. INFORMACION REQUERIDA DE
SUBRASANTE MEPDG

13. INFORMACION REQUERIDA DE
SUBRASANTE MEPDG

15. CA
Base
Subrasante
s1 =s3+sd
s3
s3
s2=s3
Estado de Esfuerzos en subrasante por acción de la carga
P= Carga
Distribución
de esfuerzos
sd = s1 - s3

16. 2.2. Definición de Módulo Resiliente
Es una relación que vincula las
solicitaciones aplicadas y las
deformaciones recuperables al
suprimirse el estado de tensiones
impuesto.
r
r
d
M

s
s

s 3
1
r




17. Módulo Resiliente
σ

18. Concepto de Resiliencia
se llama resiliencia de un material a la
energía de deformación que puede ser
recuperada de un cuerpo deformado,
cuando cesa el esfuerzo que causa la
deformación.
La resiliencia es la propiedad de un material
que permite que recupere su forma o
posición original después de ser sometido a
un esfuerzo de tracción o compresión.

19. Modulo Resiliente

20. 2.3. Uso del Modulo Resiliente
Provee la relación básica entre tensiones y
deformaciones de un material de
construcción de pavimentos para su uso en
el análisis estructural multicapa.
Provee un medio de evaluar materiales para
la construcción de pavimentos, bajo una
variedad de condiciones ambientales y
estados de tensiones, simulando las
condiciones de trabajo bajo acción de las
cargas.

21. 2.4. Niveles para Determinar Modulo
Resiliente ASSHTO MEPDG
Nivel DESCRIPCION
1 Determinado con ensayo de laboratorio
Usar K1,K2,K3,
2
Determinado por correlaciones con
valores de CBR, R, propiedades de
plasticidad o gradacion
3 Valores por defecto de acuerdo a la
clasificación dl suelo

22. MODULO RESILIENTE SRTE
NIVEL 1
NIVEL 2
NIVEL 3

23. 2.4. Ensayo triaxial Triaxial Dinámico

24. Descripción general del ensayo
Modulo Resiliente
Consiste en someter a una probeta
cilíndrica del material, confeccionada en
condiciones representativas de
aquellas que se esperan en el sitio, a
una serie de presiones de confinamiento
(s3) y a la acción de una serie de
esfuerzos desviadores axiales pulsantes
de magnitud, duración y frecuencias
fijados (sd); y registrar la magnitud de la
deformación axial resiliente recuperable
de la probeta (r) en cada combinación
factorial de esfuerzos.

25. 2.5. Secuencia del Ensayo de Módulo
Resiliente Suelo Fino

26. CALCULO DE ESFUERZO VERTICAL
VARIACION DE ESFUERZO VERTICAL
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00
RELACION ESFUERZO/PRESION
RELACION
PROF/RADIO
EFECTO BAJO UNA
LLANTA Q =7.0 Kg/cm2
Profun r/a = 0
Z/a FACTOR
sz
Kg/cm2
0 1.000 7.00
1 0.646 4.52
2 0.284 1.99
3 0.146 1.02
4 0.080 0.56
5 0.057 0.40
6 0.040 0.28
10 0.015 0.105
  








s 5
.
1
2
2
3
z
z
a
Z
1
Q

27. 2.7 Modulo Resiliente de Material
ASSHTO MEPDG
3
K
2
K
1
P
P
*
P
*
K
M
a
a
a
1
R
oct




















MR = Modulo Resiliente
Pa = Presión Atmosférica para normalizar Esfzos
K1,K2,K3 =Constantes de regresión que son función
de las propiedades del material
Ө= Primer Invariante de Tensiones
oct = Esfuerzo cortante Octaedral

28. Modulo Resiliente de Material
AASHTO MEPDG
3
2
1 s
s
s
 


     
3
2
2
2
3
1
3
2
2
1
oct
s
s
s
s
s
s
 





3
K
2
K
a
a
a
1
R
P
P
*
P
K
M oct

















 1
*



29. Secuencia del Ensayo de Modulo
Resiliente Suelo Fino

30. Ensayo Modulo Resiliente Suelo Fino
SECUENCIA
DE ENSAYO
ESFUERZO
CONFINMTO
σ3
ESFUERZO
DESVIADOR
σd
MODULO
RESILIENTE
Mr
TETA Θ
ESFUERZO
OCTAEDRAL Ƭ
LOG Mr/Pa
LOG
(Teta/Pa)
LOG
((Esf.Oct/Pa)+1)
PSI PSI PSI psi PSI
1 6 2 11023 20 0.94280904 2.8751022 0.1338309 0.027004533
2 6 4 10588 22 1.88561808 2.8576115 0.1752235 0.052427765
3 6 6 10066 24 2.82842712 2.8356481 0.2130121 0.076444686
4 6 8 9181 26 3.77123617 2.7956924 0.2477742 0.09920276
5 6 10 8282 28 4.71404521 2.7509248 0.2799589 0.120827404
6 4 2 10196 14 0.94280904 2.841244 -0.021071 0.027004533
7 4 4 9283 16 1.88561808 2.8004686 0.0369208 0.052427765
8 4 6 8572 18 2.82842712 2.7658761 0.0880734 0.076444686
9 4 8 8006 20 3.77123617 2.7362277 0.1338309 0.09920276
10 4 10 7513 22 4.71404521 2.7086184 0.1752235 0.120827404
11 2 2 9036 8 0.94280904 2.7887767 -0.264109 0.027004533
12 2 4 7934 10 1.88561808 2.732276 -0.167199 0.052427765
13 2 6 7325 12 2.82842712 2.69758 -0.088018 0.076444686
14 2 8 6860 14 3.77123617 2.6691498 -0.021071 0.09920276
15 2 10 6527 16 4.71404521 2.6475012 0.0369208 0.120827404
Y X1 X2

31. Ensayo Modulo Resiliente Suelo Fino
Resumen
Estadísticas de la regresión
Coeficiente de correlación múltiple 0.97880732
Coeficiente de determinación R^2 0.95806377
R^2 ajustado 0.9510744
Error típico 0.01530554
Observaciones 15
ANÁLISIS DE VARIANZA
Grados de
libertad
Suma de
cuadrados
Promedio de
los
cuadrados F
Valor crítico
de F
Regresión 2 0.06422197 0.03211099 137.074374 5.4392E-09
Residuos 12 0.00281112 0.00023426
Total 14 0.06703309
Coeficientes Error típico Estadístico t Probabilidad Inferior 95%
Superior
95%
Inferior
95.0%
Superior
95.0%
Intercepción 2.91043969 0.01032583 281.860254 2.6769E-24 2.88794165 2.93293773 2.88794165 2.93293773
Variable X 1 0.35542538 0.03049533 11.6550774 6.6882E-08 0.28898178 0.42186899 0.28898178 0.42186899
Variable X 2 -2.21229957 0.13797992 -16.0334895 1.8099E-09 -2.51293199 -1.91166716 -2.51293199 -1.91166716
-2.213
oct
0.3554
1
Pa
τ
Pa
θ
Pa
*
Mr 












 7
.
813

32. Modulo Resiliente Subraste Nivel 1
3
K
2
K
a
a
a
1
R
P
P
*
P
K
M oct

















 1
*


valor representativo
de las constantes y
permitir que el
modelo climático
(EICM) haga los
ajustes por efecto
del clima estacional

33. Valores de K1, K2, K3
Valores
para cada
uno de los
12 meses
del año

34. 2.8 Modulo Resiliente Subraste Nivel 2
Mr=2555 (CBR)0.64
(PSI)
CBR=292/PDC1.12

35. Módulo Resiliente de suelos finos
Expresión de Transport Research
Laboratory (Powell)
Mr = Modulo resiliente, expresado en Mpa.
CBR = Relación de soporte de California (CBR) del
material granular, expresada en porcentaje.
CBR 2 a 12%
Mr=17.6 (CBR) 0.64

36. 2.9. Módulo Resiliente Subraste Nivel 3
CLASIFICACIÓN
DEL MATERIAL
RANGOS DE MR
(PSI)
A-7-5 8,000 a 17,500
A-7-6 5,000 a 13,500
CLASIFIC. DEL
MATERIAL RANGOS DE MR (PSI)
CH 5,000 – 13,500
MH 8,000 – 17,500
CL 13,500 – 24,000
ML 17,000 – 25,500

37. PROPIEDADES MECANICAS DE LOS MATERIALES DE
SUBRASANTE (Nivel 3)
CLASIFICACIÓN DEL
MATERIAL
RANGOS DE MR
(PSI)
VALOR TÍPICO MR
(PSI)
A-7-5 8,000 – 17,500 12,000
A-7-6 5,000 – 13,500 8,000
CLASIFIC. DEL
MATERIAL RANGOS DE MR (PSI) VALOR TÍPICO MR (PSI)
CH 5,000 – 13,500 8,000
MH 8,000 – 17,500 11,500
CL 13,500 – 24,000 17,000
ML 17,000 – 25,500 20,000

38. 3. CARACTERIZACION DE MATERIALES
GRANULARES

39. 3.1 MATERIALES NO CONGLOMERADOS

40. Parámetros en Materiales no
Conglonmerados
Gradacion
y
Plasticidad
Nivel 1
Propiedad.I
ndice de
Suelos
Niveles
1,2,3
Niveles1,2
SWCC
Parametros

41. 3.1 MATERIALES NO CONGLOMERADOS
ENTRADAS NECESARIAS
RESPUESTA DE
LA
ESTRUCTURA
DATOS
ADICIONALES
DATOS NECESARIOS
PARA EL MODELO
CLIMA
Módulo
Resiliente (Mr)
Granulometría Índice de Plasticidad
Relación de
Poisson (μ)
Gravedad Específica
Peso Unitario
Conductividad
Hidráulica Saturada
Coeficiente de
Presión Lateral
Contenido óptimo de
Humedad

42. Granulometría de SUBBASE GRANULAR
TAMIZ SBG-50
(Porcentaje
Pasa)
SBG-38
(Porcentaje
Pasa)
2” 100 %
1½” 70 - 95 % 100
1” 60 – 90 % 75 - 95
1/2” 45 – 75% 55 - 85
3/8” 40 – 70 % 45 - 75
No.4 25 – 55 % 30 - 60
No.10 15 – 40 % 20 - 45
No.40 6 – 25 % 8 - 30
No.200 2 - 15 % 2 -15

43. Normas de SUBBASE GRANULAR
ENSAYO INV 2013
Desgaste M. Angeles
Microdeval
 50 %
 35 (B), 30(C)
Solidez (Na, Mg)  12 %y < 18%
Límite Liquido
Indice Plástico
< 40%
 6%
Equivalente de Arena  25%
Terrones de arcilla y part
deleznables
 2%
CBR 30 %
Grado Compactación > 95%

44. Granulometrías de BASE GRANULAR
TAMIZ BG-38 BG-25
1½” 100 % ------
1” 70 - 100 % 100 %
¾” 60 – 90 % 70 – 100 %
3/8” 45 – 75 % 50 – 80 %
No.4 30 – 60 % 35 – 65 %
No.10 20 – 45 % 20 – 45 %
No.40 10 – 30 % 10 – 30 %
No.200 5 –15 % 5 –15 %

45. Normas de BASE GRANULAR
ENSAYO INV 2013
Desgaste (Seco)
Desgaste Húmedo
 40% ( C ), 40%(B), 35 %(A)
 55%, 55%, 50%
Solidez  12 % Na, 18% Mg
Indice Plástico  3 % (C ),0% (B),0%(A)
Valor azul de metileno
% Terrones arcilla
< 10
< 2%
Equivalente de Arena  30%
Partículs Fracturadas  50%
I Aplana y Alarga  35%
Angularidad fina > 35
CBR  80% (C),80% (B),100% (A)
Grado Compactac 100 % PM

46. 3.3 Módulo Resiliente en
Materiales Granulares
Nivel DESCRIPCION
1 Determinado con ensayo de laboratorio
Usar K1,K2,K3,
2
Determinado por correlaciones con
valores de CBR, R, propiedades de
plasticidad o gradacion
3 Valores por defecto de acuerdo a la
clasificación del suelo

47. Modulo Resiliente Granular

48. 3.5 Secuencia del Ensayo de Modulo
Resiliente Suelo Granular

49. 3.8 Módulo Resiliente de Material
Granular AASHTO MEPDG
3
K
2
K
a
a
a
1
R
P
P
*
P
K
M oct

















 1
*


MR = Modulo Resiliente
Pa = Presión Atmosférica para normalizar Esfzos
K1,K2,K3 =Constantes de regresión que son función de las
propiedades del material
Ө= Invariante de Tensiones
oct = Esfuerzo cortante Octaedral

50. Modulo Resiliente Suelo Granular
MODULO RESILIENTE SUELO GRANULAR
SECUENCIA Esfzo Confi
Esf
Desviador MODULO TETA Esf Octaedral Log Log Log
DE s3 sd RESILIENTE   (Mr/Patm) /Patm /Patm +1)
ENSAYO PSI PSI PSI PSI PSI
1 3.02 3.13 22758 12.19 1.48 3.189816758 -0.08131363 0.041540276
2 3.01 6 22085 15.03 2.83 3.176780069 0.009641646 0.076425613
3 3.01 9.1 23318 18.13 4.29 3.200373963 0.091080469 0.111202625
4 5.01 5.24 28464 20.27 2.47 3.286978596 0.139536414 0.067457
5 5 10.2 30383 25.20 4.81 3.315313319 0.234083206 0.122902672
6 5 15.22 32507 30.22 7.17 3.344659557 0.312977125 0.172626296
7 10.02 10.27 44394 40.33 4.84 3.480006943 0.438310887 0.12363666
8 10.01 20.29 47361 50.32 9.56 3.508103529 0.534423298 0.217659341
9 10.01 30.42 47258 60.45 14.34 3.507158003 0.61407897 0.295681154
10 15.03 10.47 51209 55.56 4.94 3.54202896 0.577444902 0.12572696
11 15.03 15.48 52123 60.57 7.30 3.549712069 0.614940239 0.175052872
12 15.03 30.64 57798 75.73 14.44 3.594595476 0.711950622 0.297229358
13 20 15.76 61609 75.76 7.43 3.622326825 0.712122631 0.177651033
14 20 20.77 64428 80.77 9.79 3.641757315 0.739932748 0.221690458
15 20 40.21 70512 100.21 18.96 3.680945698 0.833593727 0.359734528

51. Modulo Resiliente Suelo Granular
-0.298
0.665
1
P
P
*
P
*
1608
M
a
a
a
R
oct





















52. PROPIEDADES MECANICAS DE LA BASE (Nivel 1)
3
K
2
K
a
a
a
1
R
P
P
*
P
K
M oct

















 1
*



53. VALORES TIPICOS DE k1,k2,k3
3
K
2
K
a
a
a
1
R
P
P
*
P
K
M oct

















 1
*


PARAMETRO Material
Granular
Material
Fino
K1 400 – 1500 1000 – 6000
K2 0.2 – 1.0 0.01- 0.5
K3 -0.1 a -0.9 -1.5 a -6

54. 3.9 PROPIEDADES MECANICAS DE LA BASE (Nivel 2)

55. MODULO RESILIENTE NIVEL 2
PARAMETRO MODELO ENSAYO
CBR Mr=2555(CBR)0.64 (PSI) AASHTO T 493
R - valor Mr=1155+555R (PSI) AASHTO T 190
Coeficiente ai
AASHTO 93 Mr=30000 (ai/0.14) (PSI) Guia AASHTO 2002
Gradación y IP CBR=75/(1+0.728 x wIP) AASHTO T 27 y T 90
PDC CBR=292/PDC1.12 ASTM D 6951

56. Módulo Resiliente de capas
granulares
Expresión de Transport Research
Laboratory
Mr = Modulo resiliente, expresado en Mpa.
CBR = Relación de soporte de California (CBR) del
material granular, expresada en porcentaje.
CBR 20 a 80%%
Mr= 22.1 (CBR) 0.55

57. MODULO DE
SUBBASE
Y
BASE
GRANULAR

58. Módulo Resiliente de Capas Granulares
SHELL
Mr2= 0.206 * H2 0.45 * Mr3
H en mm Mr2 en Kg/cm2
IZZAT . LETTIER
MR22= MR3* (1+ 7.18 log H22- 1.56 log(Mr3)*log H22)
MR21= MR22*(1+10.52 log H21-2.10 log(Mr22)*log H21)
H en pulgadas Mr en psi
1
2
3

59. 3.10 PROPIEDADES MECANICAS DE LOS MATERIALES
(Nivel 3)
CLASIFIC.
DEL
MATERIAL
RANGOS DE MR (PSI)
VALOR TÍPICO
MR (PSI)
SW 28,000 – 37,500 32,000
SP 24,000 – 33,000 28,000
SW-SC 21,500 – 31,000 25,500
SW-SM 24,000 – 33,000 28,000
SP-SC 21,500 – 31,000 25,500
SP-SM 24,000 – 33,000 28,000
SC 21,500 – 28,000 24,000
SM 28,000 – 37,500 32,000
CLASIFIC.
DEL
MATERIAL
RANGOS DE MR (PSI)
VALOR TÍPICO
MR (PSI)
GW 39,500 – 42,000 41,000
GP 35,500 – 40,000 38,000
GW-GC 28,000 – 40,000 34,500
GW-GM 35,500 – 40,500 38,500
GP-GC 28,000 – 39,000 34,000
GP-GM 31,000 – 40,000 36,000
GC 24,000 – 37,500 31,000
GM 33,000 – 42,000 38,500
Nivel 3: Valores por defecto.

60. PROPIEDADES MECANICAS DE LOS MATERIALES
(Nivel 3)
CLASIFICACIÓN DEL
MATERIAL
RANGOS DE MR
(PSI)
VALOR TÍPICO MR (PSI)
A-1-a 38,500 – 42,000 40,000
A-1-b 35,500 – 40,000 38,000
A-2-4 28,000 – 37,500 32,000
A-2-5 24,000 – 33,000 28,000
A-2-6 21,500 – 31,000 26,000
A-2-7 21,500 – 28,000 24,000
A-3 24,500 – 35,500 29,000
A-4 21,500 – 29,000 24,000

61. y
x
x
y
m 
Relación de Poisson
MATERIAL m
Base granular 0.40
Sub Base granular 0.45
Subrasante 0.45-0.50