ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS PARA SUBRASANTE Y PAVIMENTOS JANAMPA INGA, José Luis e-mail: [email protected] MACHUCA PUELLES, Diana Marixa e-mail: [email protected] HERRERA TOMAYLLA, Jean Carlos e-mail: [email protected] PAUCAR PEÑARANDA, Diego Joel e-mail: [email protected] VILLARREAL INCA Jimmy Alexander e-mail: [email protected] Facultad de Ingeniería Civil Universidad Nacional de Ingeniería RESUMEN: Este trabajo escalonado se enfoca en los detalles que conforman los estudios mecánica de suelos en Pavimentos, sean rígidos o flexibles; se va a explicar cuales son los datos a tomar en cuenta para elaborar un correcto EMS, así como también identificar, explicar y analizar la normativa del procedimiento de los ensayos que son necesarios para conocer las propiedades de las componentes(subrasante, base, subbase) que conforman el pavimento, además de ello se va analizar cada ensayo en alguna obra de carreteras del Perú para poder ser conscientes de la importancia de cada ensayo y que es lo ocurriría en caso no se toman las medidas necesarias para su correcta construcción. ABSTRACT: This staggered work focuses on the details that make up the mechanical studies of soils in pavements, whether rigid or flexible; It will explain what data to take into account to develop a correct EMS, as well as identify, explain and analyze the regulations of the test procedure that are necessary to know the properties of the components (subgrade, base, subbase) that make up the pavement, in addition to this, each test in a road work in Peru will be analyzed in order to be aware of the importance of each test and what happens if the necessary measures aren’t taken for its correct construction and design. 1 INTRODUCCIÓN Es importante la correcta ejecución de un Estudio de Mecánica de Suelos (EMS), ya que dependiendo de la interpretación de los resultados de este se determinarán las decisiones a tomar para la construcción de la obra civil. De no haber realizado un adecuado estudio de Mecánica de Suelos esto conllevaría al colapso de la construcción. Mediante lo expresado se considera necesario que tanto un estudiante de Ingeniería Civil, como un profesional en el ámbito aprenda la diferencia que existe entre un EMS y un estudio de suelos en laboratorio o in situ, también se quiere lograr una correcta interpretación de los resultados de laboratorio. El objetivo principal de este trabajo de investigación es comprender la importancia de una correcta realización de un Estudio de Mecánica de Suelos, específicamente aplicada en subrasante y pavimentos. Para lograrlo nos apoyaremos de los siguientes objetivos específicos • • Estudiar el contenido de un correcto EMS. Familiarizarnos con el concepto de pavimentos y cuál es la función de la Mecánica de Suelos en este. • Correcta interpretación y aplicación de los ensayos de suelos y sus resultados. Análisis de algunas carreteras del Perú, que no llegaron a cumplir su ciclo de vida. En las siguientes páginas de este trabajo de investigación se explican algunos aspectos generales y conceptos que se deben tener en cuenta antes de introducirse en el tema. Continuando por la explicación de los ensayos que se deben realizar en terrenos para pavimentos y analizar algunas carreteras del Perú. 2 OBJETIVOS El objetivo principal de este trabajo de investigación es comprender la importancia de una correcta realización de un Estudio de Mecánica de Suelos, específicamente aplicada en subrasante y pavimentos. Para lograrlo nos apoyaremos de los siguientes objetivos específicos • • • • Estudiar el contenido de un correcto EMS. Familiarizarnos con el concepto de pavimentos y cuál es la función de la Mecánica de Suelos en este. Correcta interpretación y aplicación de los ensayos de suelos y sus resultados. Análisis de algunas carreteras del Perú, que no llegaron a cumplir su ciclo de vida. 5. 3 ASPECTOS PREVIOS 3.1 COMPONENTES DE INFRAESTRUCTURA DEL CAMINO LA La base y cuerpo de terraplén o relleno era conformado en capas de hasta 300mm, compactado al 90% MDS. 6. La corona del relleno tendrá un espesor mínimo de 300 mm y será conformado en dos capas de 150 mm, compactados al 95% de la MDS. 7. Sobre ancho de compactación. 8. Sub dren de pavimento, en los sectores de la carretera donde el pavimento se asienta sobre una subrasante de suelo no permeable. 9. h dependerá del tipo de material del terraplén o relleno. 10. v dependerá del tipo de material de corte. 3.2 PAVIMENTOS Fig.1 seccion tipica de la infraestructura del camino Fuente: Manual de carreteras – MTC 1. 2. 3. 4. Zona de preparación del terreno de asiento de la infraestructura del camino en la zona de corte, mediante escarificación en una profundidad de 150 mm. Conformación y nivelación de acuerdo a las pendientes transversales especificadas y compactación al 95% de la máxima densidad seca con espesor de compactación de 300 mm. En caso de excavación en roca se deberá profundizar el corte en 150 mm por debajo del nivel superior de la subrasante, las arcas profundizadas se rellenaran con material seleccionado de sub base granular (CBR>40%). La superficie final del corte en roca deberá encontrarse allanada, libre de cavidades de puntas de roca, de excesos. Zona de preparación del terreno de asiento en zona d terraplén o relleno, mediante limpieza, escarificación, conformación en una profundidad mínima de 150mm. La construcción de terraplenes sobre terreno inclinado (pendiente natural >= 20%) debe cortarse en forma escalonada formando banquetas para asegurar la estabilidad del terraplén. Los suelos por lo menos a 0.60 metros por debajo del nivel de subrasante, deben estar constituidos por suelos adecuados y estables (CBR >=6%), en caso de existir suelos pobres o inadecuados, estos serán reemplazados, sustituidos, mejorados o estabilizados según lo que el proyectista considere conveniente a fin de asegurar la estabilidad de la subrasante. Se llama pavimento al conjunto de capas de material seleccionado que reciben en forma directa las cargas del tránsito y las transmiten a los estratos inferiores en forma disipada, proporcionando una superficie de rodamiento, la cual debe funcionar eficientemente. Las condiciones necesarias para un adecuado funcionamiento son las siguientes: anchura, trazo horizontal y vertical, resistencia adecuada a las cargas para evitar las fallas y los agrietamientos, edemas de una adherencia adecuada entre el vehículo y el pavimento aun en condiciones húmedas. Deberá presentar una resistencia adecuada a los esfuerzos destructivos del tránsito, de la intemperie y del agua. Debe tener una adecuada visibilidad y contar con un paisaje agradable para no provocar fatigas. Puesto que los esfuerzos en un pavimento decrecen con la profundidad, se deberán colocar los materiales de, mayor capacidad de carga en las capas superiores, siendo de menor calidad los que se colocan en las terracerías además de que son los materiales que más comúnmente se encuentran en la naturaleza, y por consecuencia resultan los más económicos. La división en capas que se hace en un pavimento obedece a un factor económico, ya que cuando determinamos el espesor de una capa el objetivo es darle el grosor mínimo que reduzca los esfuerzos sobre la capa inmediata inferior. La resistencia de las diferentes capas no solo dependerá del material que la constituye, también resulta de gran influencia el procedimiento constructivo; siendo dos factores importantes la compactación y la humedad, ya que cuando un material no se acomoda adecuadamente, éste se consolida por efecto de las cargas y es cuando se producen deformaciones permanentes. 3.3 TIPOS DE PAVIMENTOS • Pavimentos Asfálticos o Flexibles: Son aquéllos construidos con materiales asfálticos y materiales granulares. En general, están constituidos por una capa delgada de mezcla asfáltica construida sobre una capa de base y una capa de sub-base las que usualmente son de material granular. Estas capas descansan en una capa de suelo compactado, llamada subrasante. Fig.3 corte transversal de pavimento rígido. Fuente: Pavimentos – UTN • Otros: Adoquines, empedrados, suelo cemento 4 ESTUDIO DE MECANICA DE PARA PAVIMENTACION SUELOS (EMS) 4.1 ¿Qué ES UN EMS? Fig.2 corte transversal de pavimento flexible. Fuente: Pavimentos – UTN La capa de rodadura de un pavimento flexible puede construirse con un hormigón bituminoso, mezclas de arena y betún, o mediante tratamientos superficiales con riegos bituminosos. Está sometida a los esfuerzos máximos y condiciones más severas impuestas por el clima y el tráfico. La capa de base se compone generalmente de áridos, que han sido tratados o no con cemento portland, cal, asfalto u otros agentes estabilizantes. Tiene como principal función, la de soportar las cargas aplicadas y distribuir estas cargas a la sub-base o al terreno. La capa de sub-base se compone de materiales menor calidad y costo que los empleados en la capa de base. Se componen de materiales estabilizados o no, o de terreno estabilizado. Las sub-bases transmiten cargas al terreno y en algunos casos pueden actuar de colaborador del drenaje de las aguas del subsuelo y para prevenir la acción destructiva de las heladas. • Pavimentos de Concreto o Rígidos: Son construidos con hormigón de cemento portland y materiales granulares. Los pavimentos rígidos se integran por una capa (losa) de concreto de cemento portland que se apoya en una capa de base, constituida por grava; esta capa descansa en una capa de suelo compactado, llamada subrasante. La resistencia estructural depende principalmente de la losa de concreto. El Estudio de Mecánica de Suelos, es un documento suscrito por un especialista reconocido y acreditado en mecánica de suelos, a través del cual determina la resistencia del terreno sobre el que se desplantan las edificaciones. El Estudio de Suelos o Estudio Geotécnico es parte de la Mecánica de Suelos. La Norma E.050 de Suelos y cimentaciones tiene por objetivo especificar los requisitos para la ejecución de Estudios de Mecánica de Suelos (EMS), con fines de cimentación, de edificaciones y otras obras indicadas en esta Norma. Los EMS se ejecutarán con la finalidad de asegurar la estabilidad y permanencia de las obras y para promover la utilización racional de los recursos. Un EMS Son aquellos que cumplen con todos los requisitos de la Norma E.050, con el Programa de Exploración descrito en el artículo 15 y que se plasman en un informe técnico (EMS) según lo indicado en el artículo 16. 4.2 REQUISITOS MINIMOS Art. 13 información previa 13.4.1. Plano de ubicación, plano de planta y cortes donde se visualice los niveles de piso terminado y cualquier tipo de estructura enterrada (cisternas, pit del ascensor, etc.) y accesos. 13.4.2. Plano topográfico con curvas de nivel y perfiles longitudinales. Si la pendiente promedio del terreno fuera inferior al 5%, basta un plano plan métrico. En todos los casos se hacen indicaciones de linderos, usos del terreno, obras anteriores, obras existentes, zonas con restos arqueológicos, situación y disposición de acequias y drenajes. El plano debe indicar obligatoriamente la ubicación prevista de las obras a edificar. De no ser así, el programa de exploración de campo (Ver artículo 15), cubre toda el área del terreno. 13.4.3. Las características de las edificaciones u otras obras colindantes al proyecto, accesos al sitio, servidumbre de paso y limitaciones de servidumbre. 13.4.4. El permiso para el ingreso al terreno del proyecto, el cual debe encontrarse libre (completamente desocupado en la zona de trabajo) para poder efectuar la exploración de campo y de ser el caso, contar con las autorizaciones respectivas de la entidad competente para efectuar el trabajo de exploración de campo. Art. 14 Técnicas de exploración de Campo para ITS y EMS 14.6. Compatibilización de perfiles estratigráficos El PR selecciona y define las muestras para ejecutar con ellas ensayos de clasificación. Como resultado de estos ensayos, las muestras se clasifican, en todos los casos, de acuerdo al Sistema Unificado de Clasificación de Suelos – SUCS NTP 339.134 y los resultados de esta clasificación son comparados con la descripción visual – manual NTP 339.150 obtenida para el perfil estratigráfico de campo, procediéndose a compatibilizar las diferencias existentes a fi n de obtener el perfil estratigráfico definitivo, que se incluye en el informe del EMS. 4.3 NORMA E.050 ART. 15 Programa de exploración de campo y ensayos de laboratorio 15.1. El programa de exploración de campo y ensayos de laboratorio comprende: 15.1.1. Condiciones de frontera. 15.1.2. Número n de puntos de exploración. 15.1.3. Profundidad p a alcanzar en cada punto. 15.1.4. Distribución de los puntos en la superficie del terreno. 15.1.5. Número y tipo de muestras a extraer. 15.1.6. Ensayos a realizar “In situ” y en el laboratorio Cuadro 1: número de calicatas para exploración de suelos. 16.1.2 Planos de Ubicación de las Obras y de Distribución de los Puntos de exploración. 16.1.3 Perfiles de Suelos 16.1.4 Resultados de los Ensayos “in situ” y de Laboratorio. 5 ENSAYOS DE SUELOS PARA SUBRASANTE Y PAVIMENTOS 5.1 ENSAYOS STANDARES 5.1.1 GRANULOMETRIA a) Definición del ensayo El análisis granulométrico por tamizado consiste en cernir una muestra a través de un juego de tamices estandarizados, y en determinar el porcentaje de masa acumulado en cada uno de estos respecto a la masa de la muestra inicial. Es importante que los tamices que utilicemos cumplan alguna de las normas internacionales (ISO, UNE, ASTM, etc.) y no estén rotos u obturados, para que los datos que obtengamos puedan ser fiables. Los tamices deben disponerse en forma de columna uno encima del otro, de mayor a menor abertura de malla y situarlos sobre una tamizadora electromagnética de laboratorio, no olvidar situar un fondo de recogida de producto en la base de la columna. b) Importancia El análisis granulométrico ofrece mucha información sobre el suelo, estas son las principales razones para realizarlo: ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ c) Verificar si el suelo es bien o mal gradado. Estimar la impermeabilidad del suelo. Mostrar la distribución de granos en la curva granulométrica. Determinar los coeficientes de uniformidad y curvatura. Determinar el diámetro efectivo del suelo. Clasificación del suelo por granulometría El tamiz N°200 Se considera la malla más fina y establece el límite entre suelos gruesos y suelos finos. Fuente: manual de carreteras-MTC 4.4 NORMA E.050 ART. 16 Informe del EMS 16.1. El informe del EMS comprende: 16.1.1 Memoria Descriptiva Para una grava bien gradado se requiere Cu > 4 y 1 < Cc < 3. Cuando Cu es menor de estos calores, se dice que el suelo no es gradado sino prácticamente uniforme en el diámetro de sus partículas. Para una arena bien gradada se requiere Cu > 6 y 1 < Cc < 3. Cuando Cu es menor de estos valores, se dice qu el suelo no es gradado sino prácticamente uniforme en el diámetro de sus partículas. Fuente: Manual para el Diseño de Carreteras Pavimentadas de Bajo Volumen de Tránsito. d) Obra “Estudio Geotécnico de Suelos para Diseñar la Estructura del Pavimento en la Carretera Ticaco Candarave, Tramo Aricota – Quilahuani (km 146+500 – km 151+500)”. Curva granulométrica, calicata N°5 Comentario: como se puede observar en la gráfica, la curva granulométrica del ensayo esta fuera de los limites, por lo que se recomienda mejorar el suelo para que se pueda encontrar dentro de los límites. Fotos Ubicación: El área de estudio está ubicada en la sierra sur del país, a 1298 km al sur de la ciudad de Lima se llega a la ciudad de Tacna, de donde se continúa 146 km por la carretera Tacna - Candarave, pasando por los pueblos de Estique Pampa, Tarucachi, Tarata, Ticaco y Challaguaya, para luego llegar al tramo de la carretera Aricota – Quilahuani. Fueron ejecutadas un total de 10 calicatas espaciadas cada 500 m aproximadamente. a una profundidad de 1,50 m desde el nivel de la sub-rasante, tomándose luego una muestra representativa de la misma, con el objetivo de conocer los diferentes horizontes del suelo de fundación Calicata C-05.- Grava subredondeada con arena gruesa pobremente gradada, no plástica de color gris claro. Presenta alta humedad y cantos. Diámetro máximo de 25 cm. Análisis granulométrico, calicata N°5 Proyecto: "RECONSTRUCCION CALLE CP. SANTA FE DE VERACRUZ, DISTRITO DE CERRO AZUL, PROVINCIA DE CAÑETE-LIMA". ✓ ✓ ✓ ✓ Departamento: Lima Provincia: Cañete Distrito: Cerro Azul Centro Poblado: Santa Fe de Veracruz Ensayo realizado: SULFATO ASTM E – 275: 2001. Características químicas del suelo Calicata C-07.- Grava subredondeada con arena gruesa pobremente gradada, no plástica de color gris claro y marrón oscuro. Presenta cantos. Diámetro máximo de 15 cm. Características químicas del suelo Fotos: Calicata C-03.Arena gruesa con gravas subredondeadas pobremente gradado de color gris claro. Diámetro máximo de 4 cm. 5.1.2 QUIMICOS En algunos casos se realizan ensayos químicos para determinar la concentración de sustancias agresivas. Calicata N°1 Suelo con límite líquido superado c) Calicata N°2 5.1.3 PLASTICIDAD a) Definición del ensayo Se denomina plasticidad a la propiedad que presentan algunos suelos de modificar su consistencia (o dicho de otra forma, su resistencia al corte) en función de la humedad. Existe una correspondencia entre la plasticidad de un suelo y su cohesión. La plasticidad es una propiedad exclusiva de los suelos finos (arcillas y limos). Límite Plástico Es el contenido de humedad por debajo del cual el suelo se considera como no plástico. Desde el punto de vista de laboratorio, es el contenido de humedad al cual un suelo empieza a grietarse cuando es enrollado en un cilindro y frotado sobre una plancha de vidrio. d) Índice Plástico Se obtiene mediante la siguiente relación: I.P=L.L - L.P Es preferible tener un I.P. de bajo valor. Los suelos granulares, formados exclusivamente por elementos de granulometría gruesa (arena, gravilla, grava o cantos) no presentan plasticidad. b) Límite Líquido Es el contenido de humedad por debajo del cual el suelo se comporta en forma plástica. Desde el punto de vista de laboratorio, es el contenido de humedad al cual una porción de suelo en la copa de Casagrande necesita 25 golpes para cerrar una ranura de Formas y dimensiones establecidas. Interpretación: Cuando el suelo supera su límite líquido, ya no tiene resistencia a la deformación. Tabla De Índice de Plasticidad Lo que nos interesa en las arcillas es saber diferenciar entre arcillas agresivas y no agresivas. Las agresivas son expansivas, no todas las arcillas son expansivas. Se tiene arcillas que no cambian su volumen, pero sí baja su resistencia. Hay otras que se expanden, reducen su resistencia, pero por expandirse deterioran la estructura. No es suficiente el IP, es importante notar la incidencia de los suelos finos. e) Obra: Carretera Iquitos Nauta En el carril izquierdo se puede observar una expansión. La carretera Iquitos Nauta, predomina las arcillas, cuando construimos sobre él se presentan deficiencias. Una arcilla estando seca es dura, frente al agua va a cambiar su resistencia. En la imagen se ve que se trata de una arcilla agresiva, que, con el agua, se expandió. Se propuso usar concreto hidráulico para esas zonas, en la imagen siguiente se observa la loza de concreto en la zona afectada. De todas maneras, se expandió y se fisuró. No fue la mejor solución. Ensayo en arcillas día 0 Ensayo en arcillas día 4 Propuesta de solución: Dejar libre de vegetación el derecho de vía para que no se colmate de agua. Hacer una cuneta en los tramos identificados como arcillas agresivas. Haber hecho un mejoramiento del pavimento flexible, no haciendo un gasto absurdo como se hizo. Tipos de Arcillas La Montmorillonita es la más agresiva, las que no cambiaron su volumen es una caolinita o una Ilita. La actividad depende del IP y el porcentaje de arcilla que existe (prueba del hidrómetro). Demostración de que no todas las arcillas son expansivas. Se observa en las aiguientes imágenes la comparación de diversos tipos de arcillas. Algunas briquetas se expanden y otras no. 5.1.4 HUMEDAD NATURAL Así se realizaron estudios de humedad natural para los suelos de cada una de las calicatas. a) Definición del ensayo La humedad o contenido de humedad de un suelo es la relación, expresada como porcentaje, del peso de agua en una masa dada de suelo, al peso de las partículas sólidas. Este modo operativo determina el peso de agua eliminada, secando el suelo húmedo hasta un peso constante en un horno controlado a 110 ± 5 ºC*. El peso del suelo que permanece del secado en horno es usado como el peso de las partículas sólidas. La pérdida de peso debido al secado es considerada como el peso del agua. b) Importancia La importancia del contenido de agua que presenta el suelo representa junto con la cantidad de aire, una de las características mas importantes para explicar el comportamiento de este (especialmente en aquellos de textura más fina), como, por ejemplo: • Cambios de volumen • Cohesión • Estabilidad mecánica c) Contenido de humedad en el suelo de cada una de las calicatas. . Fotos Obra “Estudio Geotécnico de Suelos para Diseñar la Estructura del Pavimento en la Carretera Ticaco Candarave, Tramo Aricota – Quilahuani (km 146+500 – km 151+500)” Ubicación: El área de estudio está ubicada en la sierra sur del país, a 1298 km al sur de la ciudad de Lima se llega a la ciudad de Tacna, de donde se continúa 146 km por la carretera Tacna - Candarave, pasando por los pueblos de Estique Pampa, Tarucachi, Tarata, Ticaco y Challaguaya, para luego llegar al tramo de la carretera Aricota – Quilahuani. El tramo de la carretera tiene una extensión de 5 kilómetros, teniendo como punto de inicio el km 146+500 (Centro Poblado Aricota) y como punto final el km 151+500 (Distrito de Quilahuani). La altitud aproximada es de 2866 m.s.n.m. Contenido de humedad, calicata C-01 Vista de perfil de los depósitos aluviales (Qh-al) erosionado por el río Salado. También se observan los depósitos fluviales (Qh-fl) y la Formación Capillune (Npca). 5.1.5 CLASIFICACION AASHTO a) Definición Ubicación: Geográficamente el área de estudio se encuentra ubicada al SE del Distrito de Ilave, Provincia de El Collao, Departamento de Puno, con altitud de 3842 m.s.n.m Resumen de la clasificación de suelos KM 6+000 AL 8+750. Fotos La clasificación se basa en buscar la primera columna de izquierda a derecha que haga que todos los requisitos en el suelo encajen dentro de los rangos definidos, de acuerdo con la granulometría por tamizado y los límites de consistencia. El grupo A-7, se divide en: Si LP<30 es A-7-6, Si LP>30 es A-7-5 Finalmente, el índice de grupo (IG) se calculará así: Toma de muestra de la cantera Huancuni, para realizar los ensayos que determinan la clasificación del suelo Donde: P200 = Es el porcentaje de suelo que pasa el tamiz N°200 LL = Es el límite liquido IP = Es el índice de plasticidad El valor del índice de grupo deberá ser redondeado al valor del entero más cercano o, en el caso de ser negativo se igualará a cero (IG=0). Finalmente, lo que se reporta es la clasificación del grupo según la tabla anterior y el IG entre paréntesis. b) Importancia Este sistema de clasificación es ampliamente usado en lo que es ingeniería de vías, y busca principalmente juzgar la aceptabilidad de un suelo para hacer usado como material subbase y base en un pavimento, basándose en la medición numérica de la calidad del suelo, determinado en el índice de grupo (IG) c) Obra “Evaluación geotécnica de la carretera calacota - Santa Rosa de huayllata tramo 6+000 al 14+000, distrito de Ilave - el Collao – Puno” 5.2 ENSAYOS ESPECIALES Se les denomina así a los ensayos que solo son usados en pavimentos, lo cual la diferencia de otro tipo de proyecto. 5.2.1 Proctor Modificado a) Definición del ensayo Este método consiste en compactar el suelo en cinco capas dentro de un molde con las dimensiones normalizadas, esto se va puede dar con el método C con un pisón de 4,5 kg de peso, se le deja caer desde una altura de 45.7cm. Se encarga de darle estabilización al suelo al transferirle energía. b) Metodología Se analiza la muestra, su porcentaje de humedad y la densidad. El método se selecciona de acuerdo con los datos granulométricos, luego se le agrega una cantidad de agua para cada muestra, esta se compacta en cinco capas con el pistón. Finalmente se halla la gráfica del contenido de humedad (%) vs la densidad(kg/cm3), con la curva se halla la máxima densidad seca y es en este punto que se da el óptimo contenido de humedad. 5.2.2 Ensayo CBR a. Definición del ensayo Es un ensayo para evaluar la calidad del suelo, mediad a través de un ensayo de placa, CBR significa relación de soporte California, la cual fue desarrollada en 1925. Es de uso en toda Latinoamérica. d. Limitaciones del ensayo Durante los cuatro días de inmersión del suelo, no es posible controlar el grado de saturación. Al sacar el espécimen del agua y dejado escurrir por 15 minutos antes de ser ensayado, este escurrimiento incrementa la succión en el suelo de forma descontrolada. b. Metodología Según la ASTM D 1833-07, el CBR es un ensayo que usa un pistón metálico, de 0.5 pulgadas cuadradas, penetra la superficie del suelo de forma constante. CBR es el parámetro que relaciona la carga unitaria en el pistón para penetrar 0.1” (0.25 cm) y la que penetra 0.2” (0.5 cm) en el suelo con la carga unitaria que penetra la misma cantidad en una piedra bien gradada. La relación se expresa en porcentaje. e. Obra “Mejoramiento de la carretera Arequipa, Tramo II, sector I”. Moquegua-Omate- Descripción: El proyecto se desarrolla entre Arequipa y Moquegua, la particularidad de este lugar se debe a que es una zona afectada por la geología volcánica. Está compuesto de cenizas volcánicas, es un suelo colapsable y necesita de la estabilización y mejoramiento de la subrasante. c. Importancia del ensayo Este ensayo se usa para evaluar y diseñar subrasantes o superficies de colocación de estructuras. Se diseñan suelos para ser utilizados como materiales bases y subbase de pavimento o como rellenos estructurales. Para este ensayo se confeccionó 3 muestras con diferentes calidades de compactación; una de 56 golpes, 1 compactada a 25 golpes y 1 compactada a los 12 golpes por capa. Con estos datos se grafica el diagrama Proctor y el diagrama de densidad vs CBR, los resultados son del 95% de la máxima densidad seca a una penetración de 2.5 mm. Se obtuvieron los gráficos de penetración para cada muestra con diferentes números de compactación. Densidades secas para las muestras Gráfica del CBR para 0.1” y 0.2” Método de cono de arena-Densidad In Situ Es necesario el método del cono de arena- Densidad In Situ debido a que el ensayo CBR no es tan confiable para este tipo de suelos, se realizó a una profundidad de 15 cm,para poder hallar la densidad húmeda y con esta la densidad seca. Resultado de las penetraciones en mm Absorción Expansión de la muestra Densidad seca Mejoras Un suelo con ceniza volcánica se puede mejorar, al agregar suelos granulares, que refuercen a la ceniza volcánica y pueda obtener un mayor CBR. Luego de reforzar se pudo obtener los siguientes resultados: Resultado de penetraciones en mm La cual ya es un suelo más aceptable debido al mayor CBR a 2.5 mm de penetración. Y si se trabaja al 95% de la máxima densidad seca el CBR llega al 20.8%. Además, en esta carretera se ha analizado la altura del suelo a mejorar, y se ha visto la influencia de ella en el porcentaje de CBR. De este análisis se pudo obtener que el valor de CBR más aceptable es para un H de 0.40m, y que para un H=0.8m, no cumple con el mínimo CBR para una subrasante. Gráfica del CBR para 0.1” y 0.2” Por condiciones de seguridad se toma el CBR a densidad natural de 7.6%. En dicha carretera se encontró muchas diferencias en los cálculos de CBR cuando se consideró la densidad natural. Esta diferencia se ve en el siguiente cuadro: 6 CONCLUSIONES ➢ El EMS es determinante para la correcta ejecución de la obra; además su correcta realización e interpretación nos evitaría costos por errores que en otras circunstancias no se hayan tomado en cuenta. ➢ Como se observa en la mayoría de estudios geotécnicos para pavimentación, el primer ensayo que se realiza es el de granulometría. Es el ensayo de partida para el estudio presente. ➢ La adición de cenizas volcánicas al suelo ha generado que no presente índice de plasticidad, con ello ha mejorado el comportamiento mecánico de la capa subrasante. El hecho que el suelo tenga presencia de cenizas volcánicas influye en que sea colapsable, debido a cementantes frágiles los cuales pueden diluirse por cambios bruscos de volumen. ➢ 7 RECOMENDACIONES ➢ Dar lectura, comprender y comparar las normas esenciales especializadas en pavimentos como lo son la Norma E.050, el Manual de Carreteras del MTC y la Norma C010 para pavimentos urbanos; así como compatibilizar los resultados de los ensayos del laboratorio con la NTP 339. 150 del 2001 (revisada). ➢ Si la gráfica de la curva granulométrica esta fuera de los límites, se recomienda mejorar el suelo para un desarrollo óptimo del ensayo. ➢ Es recomendable usar el CBR in situ ya que es el más representable del estado de las cenizas. 8 REFERENCIAS [1] Marco A. O. “Estudio Geotécnico de Suelos para Diseñar la Estructura del Pavimento en la Carretera Ticaco Candarave, Tramo Aricota – Quilahuani (km 146+500 – km 151+500)”. Tacna, Perú, 2014. [2] Giordani, C., & Leone, D. (2010). PAVIMENTOS. UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL. https://www.frro.utn.edu.ar/repositorio/catedras/civil/1_anio/ civil1/files/IC%20I-Pavimentos.pdf [3] SECCION SUELOS Y PAVIMENTOS. (2014). MANUAL DE CARRETERAS. MINISTERIO DE TRANSPORTES Y COMUNICACIONES. https://portal.mtc.gob.pe/transportes/caminos/normas_carre teras/documentos/manuales/MANUALES%20DE%20CARR ETERAS%202019/MC-05- 14%20Seccion%20Suelos%20y%20Pavimentos_Manual_d e_Carreteras_OK.pdf [4] E. H. Miller, “A note on reflector arrays”, IEEE Trans. Antennas Propagat., Aceptado para su publicación. [5] Control Toolbox (6.0), User´s Guide, The Math Works, 2001, pp. 2-10-2-35. [6] J. Jones. (2007, Febrero 6). Networks (2nd ed.) [En línea]. Disponible en: http://www.atm.com.