DISEÑO DE PAVIMENTOS

DISTANCIA – CLASE 04

M.Sc. JOSE RAFAEL MENENDEZ ACURIO

INSTITUTO DE LA CONSTRUCCION Y GERENCIA

DISEÑO DE PAVIMENTOS CLASE

04

EXPOSITOR : Ing. M.Sc. J.Rafael Menéndez A.

Peso específico

ICG - Instituto de la Construcción y Gerencia / Av. Jorge Basadre 1199, San Isidro, LIMA, PERU Telefax: (51 - 1) 4217896 / Portal: www.construccion.org.pe / e-mail: [email protected]

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Relación humedad-densidad (proctor modificado)

El material debe ser densificado Base y sub-base granular compuesta por partículas

d

Proctor modificado Proctor estándar

contacto entre partículas (reacción, fricción)

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CBR z

Relación entre la presión necesaria para penetrar un material 0,25 cm (0,1 in) y la presión para tener la misma penetración en un material adoptado como patrón

σ 0,1"muestra CBR (%) = ⋅100 σ 0,1" patrón

CBR – presiones patrón Penetración

Presión patrón

cm

pulgadas

kg/cm2

lb/pulg2

0,25

0,1

70,3

1000

0,50

0,2

105,5

1500

0,75

0,3

133,6

1900

1,00

0,4

161,7

2300

1,25

0,5

182

2600

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CBR z z z

z

CBR es un número que carece de significado físico Porter (1950): « CBR no es una medida directa del valor soporte de los materiales » Turnbull (1950): « CBR no es más que un simple ensayo de corte, siendo útil como indicador de la resistencia al corte de los suelos » Simposio de la ASCE (1950): « CBR debe ser considerado como un ensayo indicativo de resistencia al corte... principios de diseño de pavimentos están basados en prevención de la falla al corte de las subrasantes de los pavimentos »

¿Cuáles son las propiedades mecánicas básicas de un material? Parámetros de resistencia

( Cohesión ( C ) o Resistencia al esfuerzo cortante no drenado ( u ) ( Ángulo de fricción interna ( Ø )

Parámetros de deformabilidad

( Módulo de elasticidad ( E ) ( Índice de compresibilidad ( Cc ) o Coeficiente de consolidación

En caso de pavimentos aparece:

( Módulo resilente (MR)

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¿Cómo reacciona el suelo ante la carga de un vehículo?

Lo que se plantea es que el conjunto de elementos reacciona de manera elástica

El rango dentro del cual se debe deformar, debe ser muy pequeño

El suelo recibe un nivel de esfuerzo

CBR

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CBR (5) 1200

CBR 15 25 56

1000 800

40 30

600

20

400

10

200

0

0

1.40 0.00

0.20

0.40

0.60

1.60

1.80

2.00

2.20

D e ns ida d s e c a ( gr/ c m 3 )

CBR (5)

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Módulo de resilencia

Módulo de resilencia

σd MR = ∈r

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Relación Esfuerzo - Deformación

Módulo de resilencia material granular

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Módulo resilente Se aplica una carga y se analiza el mismo material en diferentes puntos,

¿todos tienen el mismo módulo resilente?

. . . .

¿Qué parámetros de los esfuerzos se van a utilizar para caracterizar? Desarrollo de ecuaciones Invariante de esfuerzo – Módulo de resilente

θ = σ1 +σ2 +σ3 +

σ geostático σ1 σ3

> PCONFINAMIENTO Î > Resistencia (material granular)

σ2

Lo que afecta a un suelo granular es el estado total de esfuerzos

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Módulo de resilencia suelo fino

Módulo de resilencia suelo fino

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Correlaciones Módulo de resilencia

Correlaciones Módulo de resilencia CORRELACIÓN Mr y CBR: Mr = 17,6 CBR0,64 (Mpa) Mr = 22,1 CBR0,55 (Mpa)

2 < CBR < 12 12 < CBR < 80

Mr (psi) = 1500 CBR Expresión que se considera razonablemente aproximada para suelos finos con un CBR sumergido no mayor de 10 Para la utilización del método en Venezuela, por ejemplo, se ha considerado la utilización de las siguientes ecuaciones de correlación: Para suelos finos:

Mr (Kg/cm2) = 100 CBR Mr (MPa) = 10.30 CBR Mr (Lb/pulg2) = 1.500 CBR Mr (MPa)= 7.963 + 3.826 R Las expresiones anteriores no son aplicables a subbases granulares. Las correlaciones anteriores son aplicables a materiales clasificados como CL, CH, ML, SC, SM y SP, o para materiales cuyo módulo resilente, mayores, se requieren ensayos de Laboratorio.

Mr = 1500 x CBR; para CBR < 7.2% Mr = 3000 x CBR; 065 para CBR de 7.2 a 20% La primera ecuación es la sugerida en la guía AASHTO, mientras que la segunda fue desarrollada en Sudáfrica. Para suelos granulares, la siguiente ecuación desarrollada con base en la propia guía ofrece una buena correlación; Mr = 4326 x ln CBR + 241

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Mr de diseño AASHTO 1993 y 2002 Pavimentos Flexibles

Procedimiento de cálculo del módulo resilente (AASHTO) 1.

Calcular el coeficiente de empuje en reposo: Suelos cohesivos Suelos granulares

2.

Calcular el esfuerzo lateral

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Procedimiento de cálculo del módulo resilente 3.

Calcular el esfuerzo desviador

4.

Calcular el esfuerzo Total

5.

Calcular el Mr, en caso de suelos estratificados se calcula con

Procedimiento de cálculo del modulo resilente 6.

Calcular el modulo efectivo bajo el criterio de serviciabilidad uf = 1.18 x 108 x MR -2.32

(13)

uf = Relative Damage based on a serviceability design criteria MR = Roadbed Soil Resilent Modulus

7.

Verificar el ahuellamiento límite

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Módulo de resilencia efectivo

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