3.22 Subrasante Base

8/16/2019 3.22 Subrasante Base

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Subrasante,Bases y Subbases

Granulares

(Llanos, 2013)

Rodrigo Delgadillo Sturla

Introducción

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Las propiedades de bases, subbases y suelode subrasante son esenciales para eldesempeño de un pavimento

Bases y subbases en Pavimentos flexibles Componentes con aporte estructural

considerable Contribuyen a disipar los esfuerzos de tráfico

protegiendo la subrasante Subbases en pavimentos rígidos

Nivelado, drenaje y plataforma de trabajo Las propiedades de bases, subbases y

subrasante pueden mejorarse porestabilización mecánica o química


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Módulo Resiliente

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Comportamiento Mecánico

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Los suelos no son completamenteelásticos: cuando son cargadosexperimentan cierto nivel dedeformaciones permanentes.

Caso particular: carga aplicada pequeñaen comparación con la resistencia delmaterial y carga aplicada por un númeromuy grande de ciclos: La deformación es elástica casi en su

totalidad después de un cierto número deciclos (100 a 200 ciclos)

La deformación elástica es proporcional ala carga aplicada


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Módulo Resiliente

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Módulo Resiliente

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El módulo resiliente corresponde al “módulo deelasticidad a utilizar para el análisis de los suelos

Donde σ d es el esfuerzo desviador aplicado(diferencia entre esfuerzo axial aplicado y presiónde confinamiento, en ensayo triaxial)

El módulo de Poisson µ puede expresarse como (ε r3 = deformación unitaria radial):

r

d r M

ε

σ =

3r

r

ε

ε µ −=


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Valores Referenciales de Módulos ResilientesMedidos en Chile (UTFSM)

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Probeta 01.05 USM A-7-6(15) CL 231 265 247 79 90

Probeta 02.05 USM A-7-6(15) CL 248 279 265 79 90

Probeta 01.06 USM A-6(6) CL 86 184 122 100 97

Probeta 02.06 USM A-6(6) CL 88 166 122 100 97

Probeta 01.08a USM A-6(2) SC 388 453 431 100 97

Probeta 02.08a USM A-6(2) SC 311 418 381 100 97

Probeta 01.08b LNV A-6(1) SC 249 339 292 100 97

Probeta 02.08b LNV A-6(1) SC 223 315 263 100 97

Probeta 03.08b LNV A-6(1) SC 263 303 282 100 97

Probeta 01.09 LNV A-7-6(23) CL 80 116 94 79 90

Probeta 02.09 LNV A-7-6(23) CL 81 120 96 79 90

Probeta 01.10 USM A-2-4(0) SM 45 90 69 148 110

Probeta 02.10 USM A-2-4(0) SM 43 87 66 148 110Probeta 01.11 USM A-4(0) ML 68 81 74 114 103

Probeta 02.11 USM A-4(0) ML 63 77 70 114 103

Probeta 01.12 LNV A-4(0) SM 78 173 130 114 103

Probeta 02.12 LNV A-4(0) SM 87 170 133 114 103

Probeta 01.13 USM A-6(11) CL 228 295 255 100 97

Probeta 02.13 USM A-6(11) CL 206 255 227 100 97

ProbetaMR M edido

Mínimo

[MPa]

MR M edido

Máximo

[MPa]

MR Medido

Promedio

[MPa]

MR Por DefectoAASHTO 2008

Pavimentos

Flexibles [MPa]

M R Por DefectoAASHTO 2008

Pavimentos

Rígidos [MPa]

Clasificación

AASHTO

Clasificación

USCS

Clasificación Suelos AASHTO

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Clasificación Suelos USC

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Valores Típicos Módulo de Poisson

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Factores que Afectan Mr

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Compactación y estructura de losagregados La compactación genera una orientación

preferencial de las partículas que induceanisotropía

Materiales Densidad Granulometría Contenido de finos Humedad

Esfuerzo aplicado

Ensayo (AASHTO T 307-99)

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Equipo triaxial de carga repetida Muestras cilíndricas 100 mm de diámetro 200 mm de altura

Se aplica una carga fija por unnúmero determinado de ciclos Duración de carga = 0,1 [s] (NCHRP1-

28A) Duración del ciclo entre 0,8 [s]

(NCHRP1-28A)


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13 Esquema de la cámara triaxial del Ensaye de Módulo Resiliente


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Equipo para medir Módulo Resil iente del Laboratorio Nacional de Vial idad

(Llanos, 2013)


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Secuencia de EnsayoBases/Subbases AASHTO T307-99

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Ejemplo Mr Material Granular

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Bases y Subbases

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La deformación que sufren los materiales granulares noes proporcional al esfuerzo aplicado, sino que varíadependiendo del nivel de carga

Algunos modelos utilizado en materiales granularestienen la siguiente forma:

Donde:

σ 3 = presión de confinamiento θ = esfuerzo invariante = σ1 + σ2 + σ3 = σ1 + 2σ3 k 1, k 2 ≥ 0

( ) 231

k

r k M σ ⋅=

( ) 21k

r k M θ ⋅=

Secuencia de Ensayo

Subrasante, AASHTO T307-99

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Ejemplo Mr Suelos Finos

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Subrasante

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El módulo resiliente de suelos finos puedemodelarse como:

Donde k 2 ≤ 0

Modelo bilineal Kenpave:

σ d < k 2

σ d > k 2

( ) 21k

d r k M σ ⋅=

( ) 21k

r k M θ ⋅=

( )d r k k k M σ −⋅+= 231

( )241

k k k M d r

−⋅−= σ


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Modelo Universal

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Modelo utilizado por la MEPDG para suelosgranulares y finos:

,, , : Coeficientes de regresión

: Presión atmosférica a nivel del mar (14,2 [psi])

( − )

+( − )+( − )

−

+

Variación con la Humedad

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(Drumm et al., 1997)


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Variación con la Humedad

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Modelo utilizado por la MEPDG:

MRopt = módulo Resiliente en las condiciones de referencia.

a = Valor máximo de

(suelos granulares = -0,3123; suelos

finos = -0,5934)

b = Valor mínimo de

(suelos granulares = 0,3; suelos

finos=0,4) k

m= Parámetro de regresión (suelos gruesos=6,8157; suelos

finos=6,1324) S-Sopt = Variación en el grado de saturación (decimal).

+

−

+ −

+ ∙ −

Parámetros Empíricos

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CBR (MC 8.102.11)

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Razón de Soporte California (California Bearing Ratio) Ensayo: medir la presión necesaria para hacer penetrar un

pistón de 50 mm de diámetro , a una velocidad de 1,27mm/min, en una masa de suelo compactada, para producirdeformaciones de hasta 12,7 mm (1/2”).

CBR (MC 8.102.11)

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Parámetro comparativo entre el soporteproporcionado por el suelo y el soporte de un suelopatrón

CBR 100% se asignó a un agregado chancado biengraduado CBR: relación (%) entre dicha presión (x ) y la que se requiere para producir las mismasdeformaciones en el material normalizado (y ) (CBR100%).

y

xCBR 100=


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Módulo de Reacción de la Subrasante k (MC 8.102.13 y 14)

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Parámetro usado en el análisis de pavimentos dehormigón

Representa la constante de los resortes para lafundación líquida

Módulo de Reacción de la Subrasante k

(MC 8.102.13 y 14)

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Medición: ensayo de Placa de Carga

Se aplica un esfuerzo σ de 69 kPa a través deuna placa rígida conectada a un actuadorhidráulico

Se mide la deflexión δ en puntosequiespaciados (a 120°) en los bordes de laplaca

El valor que se obtiene para k depende del

diámetro de la placa utilizada

δ =k


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Heukelom and Klomp 1962:

[MPa](cierto grado de validez para CBR menores a 10)

MC 3.604.206(3): “La siguiente relación permite estimar elvalor de k cuando se conoce el CBR, sin embargo, debetenerse presente que el rango de variación respecto alpromedio es del orden de ±50%”

[MPa/m]

(propuesta por el MC para materiales granulares, no parafinos)

Correlaciones (NO FUNCIONAN!)

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CBR M r

⋅≈10

16,10)log(78,69 −⋅≈ CBRk

Valores Referenciales

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Materiales para Base y Subbase (MC)

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Subbases: Pavimentos flexibles: CBR ≥ 40% Pavimentos rígidos: CBR ≥ 50% Otras especificaciones (granulometría,

Límites de Atterberg, dureza…) en MC8.101.1(3), MC 5.301.201

Bases: CBR ≥ 80% Otras especificaciones (granulometría,

Límites de Atterberg, dureza…) en MC8.101.1(4), MC 5.301.202

Límites de Atterberg

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Índices que reflejan las propiedades de suelos adistintos niveles de humedad

Límite líquido LL:

Humedad, expresada como porcentaje de la masadel suelo seco, de un suelo remoldeado en ellímite entre los estados líquido y plástico.

Humedad necesaria para que una muestra desuelo remoldeada, depositada en la taza de

bronce de la máquina Casagrande y dividida endos porciones simétricas separadas 2 mm entresí, fluyan y entren en contacto en una longitud de10 mm, aplicando 25 golpes.


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Límite Líquido

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Límites de Atterberg

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Límite Plástico LP: Humedad expresada como porcentaje de la masa

del suelo seco, de un suelo remoldeado en ellímite entre los estados plástico y semisólido

Humedad necesaria para que bastones cilíndricosde suelo de 3 mm de diámetro se disgreguen entrozos de 0,5 a 1 cm de largo y no puedan serreamasados ni reconstituidos

Índice de Plasticidad IP IP = LL – LP Rango de humedad en el que el suelo

mantiene un estado plástico Suelos con alto contenido de arcillas tienen IP

grandes


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Límites Plástico

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Estabilización de Suelos

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Cuando no existen materiales locales de calidadadecuada, los suelos pueden ser tratados paramejorar sus propiedades

Tipos de estabilizadores:

Cementos

Cal

Cenizas volantes

Asfaltos

El tipo de estabilizador se selecciona dependiendodel tipo de suelo a tratar y de la propiedad que sedesea mejorar

“

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