Especificaciones para la Capa Subrasante del Pavimento Flexible.


Es una capa de materiales pétreos, de buena graduación, construida sobre la subrasante. Esta capa, al igual que la anterior, deberá cumplir con los requisitos de compactación y de calidad a que se hace referencia para la capa subrasante.

Esta capa es la que subyace a la capa base, cuando esta es necesaria, como es el caso de los pavimentos flexibles. Normalmente, la sub-base se construye para lograr espesores menores de la capa Base, en el caso de pavimentos flexibles.

En el caso de pavimentos de concreto, en muchos casos resulta conveniente colocar una capa Sub-base cuando las especificaciones para pavimento son mas exigentes.


Especificaciones para la Capa Sub-Base del Pavimento Flexible.

La subsazante se refiere al suelo que se encuentra aproximadamente un metro bajo el pavimento. Para terraplén es la parte que se encuentra a una profundidad de un metro bajo la superficie acabada del mismo. 

En caso de corte la subrasante implica la parte bajo un metro bajo la superficie excavada. Esto también incluye material de relleno que reemplaza completa o parcialmente al suelo natural inapropiado para la construcción de caminos suelos estabilizados tratado con cal cemento, el material de relleno utilizado en una sección de transición entre el corte y el terraplén y la capa filtrante diseñada para impedir que el suelo de la sub rasante se introduzca a la capa sub. base. La superficie de sub rasante terminada se introduzca a la capa sub base.

De acuerdo al estudio que se realiza (ensayo de laboratorios),se emplea para el diseño preliminar el valor de capacidad Sopote California. En esta capa el uso de suelo generalmente es el suelo que se encuentra en la Sub-rasante, en caso de que este suelo sea malo se lo cambia por otro.

Entre las especificaciones que debe cumplir el suelo para esta capa están detallados en la siguiente tabla:













            (1) con la humedad de compactación hasta 3% mayor a la optima.

Compactación del Terreno de Fundación según los Suelos.


Si los suelos del terreno de fundación son arcillosos, deberá exigirse en el campo un mínimo de 95 % de la densidad de laboratorio, determinada según el método AASHO T-180-D.

Además, el espesor mínimo del terreno de compactación debidamente compacto, estará relacionado con el tipo de tránsito. Así por ejemplo:

a) Si el " valor del Índice de tráfico " es menor que 10, o sea si hay " tráfico reducido ", el terreno de fundación habrá de compactarse de 6 a 12 pulgadas (15 a 30 cm.) de espesor como mínimo.

b) Si el " valor del Índice de tráfico ", está comprendido entre 10 y 100, es decir que hay un " tráfico mediano ", el terreno de fundación se compactará de 12 a 18 pulgadas (30 a 45 cm.) como mínimo.

c) Si el " valor del Índice de tráfico ", es mayor de 100, o sea, si hay " tráfico intenso ", el terreno de fundación será compactado de 18 a 24 pulgadas (45 a 65 cm.) como mínimo.

Si el terreno de fundación está formado por suelos no cohesivos, deberá exigirse una compactación no menor del 100 % de la densidad obtenida en laboratorio según el método AASHO T-180-D. Además, el espesor del terreno de fundación compactado tiene que ser:

a) No menor de 6 a 12"(15 a 30 cm), para tráfico reducido.
b) No menor de 12 a 18"(30 a 45 cm), para tráfico regular.
c) No menor de 18 a 24"(45 a 60 cm), para tráfico intenso

Componentes Estructurales del Pavimento: Subrasante, Sub-base, Base y Capa de Rodadura.



a) Si el terreno de fundación es pésimo, debe desecharse el material que lo compone siempre que sea posible, y sustituirse este por un suelo de mejor calidad.
b) Si el terreno de fundación es malo, habrá que colocar una sub - base de material seleccionado antes de colocar la base.
c) Si el terreno de fundación es regular o bueno, podría prescindirse de la sub - base.


Sub-base

Servir de drenaje al pavimento.

b) Controlar o eliminar en lo posible, los cambios de volumen de elasticidad y plasticidad perjudiciales que pudiera tener el material de la sub - rasante.
c) Controlar la ascensión capilar del agua proveniente de las capas friáticas cercanas o de otras fuentes, protegiendo así el pavimento contra los Hinchamientos que se producen en

Épocas de helada. Este hinchamiento es causado por el congelamiento del agua capilar, fenómeno que se observa especialmente en suelos limosos, donde la ascensión del agua capilar es grande.

El material de la sub - base debe ser seleccionado y tener mayor capacidad de soporte que el terreno de fundación compactado. Este material puede ser arena, grava, escoria de altos hornos o residuos de material de cantera.

Si la función principal de la sub - base es de servir de capa de drenaje, el material a emplearse debe ser granular, y la cantidad de material fino (limo y arcilla) que pase el tamiz No. 200 no será mayor del 8%.


Base

Esta capa tiene por finalidad, la de absorber los esfuerzos trasmitidos por las cargas de los vehículos y, además, repartir uniformemente Estos esfuerzos a la sub - base y por medio de esta al terreno de fundación.

Las bases pueden ser granulares, o bien estar constituidas por mezclas bituminosas o mezclas estabilizadas con cemento u otro ligante.

El material pétreo que se emplea en la base, debe llenar los siguientes requisitos:

a) Ser resistente a los cambios de humedad y temperatura.
b) No presentar cambios de volumen que sean perjudiciales.
c) El porcentaje de desgaste, según el ensayo de " Los Angeles " debe ser inferior a 50.
d) La fracción del material que pase el tamiz No. 40, ha de tener un Limite Liquido del 25 %, y un Indice
de Plasticidad inferior a 6.
e) La fracción que pasa el tamiz No. 200, no podrá exceder de 1/2 y en ningún caso los 2/3 de la fracción que pasa el tamiz No. 40.
f) La graduación del material de la base, es menester que se halle dentro de los limites establecido en las normas o en el pliego de especificaciones técnicas.
g) El C.B.R. de diseño debe ser superior al 50 %.

Por lo general la capa base se emplea piedra triturada o chancada, grava o mezclas estabilizadas, etc.

Capa de rodadura

Su función primordial será proteger la base impermeabilizando la superficie, para evitar así posibles infiltraciones del agua de lluvia que podría saturar total o parcialmente las capas inferiores. Además evita que se desgaste o se desintegre la base a causa del transito de los vehículos.

Pavimentos: Compactación de la Sub-Base, de la Base y la Capa de Rodamiento.


COMPACTACIÓN DE LA SUB-BASE.
Para todos los tipos de tráfico la sub-base ha de compactarse hasta alcanzar un mínimo del 97 % de la densidad de laboratorio obtenida según los métodos ASTM-D-1559, D-1560 o ASSHO-T-16.


COMPACTACIÓN DE LA BASE Y CAPA DE RODAMIENTO.

Las capas de base, así como la niveladora y la superficial, deben compactarse hasta alcanzar un mínimo del 97 %, de la densidad de laboratorio obtenida según los métodos ASTM-D-1559, D-1560 o ASSHO T-16.

Métodos para la Exploración y Toma de Muestras del Suelo.


Los métodos para la exploración y toma de muestra son los siguientes:

a) Penetró metros
b) muestras "lavadas"
c) muestras obtenidas con taladros helicoidales y tipo balde
d) pozos de exploración
e) métodos geofísicos
f) sondeos

a) Penetró metros. Se conocen dos tipos de Penetró metros que son: los dinámicos y los estáticos.

Penetró metros dinámicos. Son barras que tienen, generalmente extremos de forma cónica de 45 a 60 grados. Estas barras son hincadas en el suelo por medio de golpes, el número de golpes, varia de acuerdo al tipo de suelo y a la profundidad en la que se encuentra el mismo. Este penetró metro es golpeado con una masa conocida y la penetración será leída para un determinado número de golpes.

Penetró metros estáticos. Consiste en barras con los extremos cónicos que se introducen a presión en el subsuelo. Los más utilizados son los conos que se introduce de 20 a 40 cm / min. Aplicando una presión constante. La profundidad de penetración no es medida para cada incremento de carga.

b) Muestras lavadas. Para este método se emplean equipos de perforación normalizados que mediante agua a presión se va lavando el material del suelo a medida que se introduce la tubería de perforación. Por el color y textura de los materiales se puede determinar el tipo de suelo que estamos perforando, la variación en el color y textura también permite saber el espesor de la capa del suelo.

c) Muestras obtenidas por taladros helicoidales y de tipo balde. Generalmente los taladros helicoidales son empleados en suelos con material cohesivo y con un elevado contenido de humedad. Los suelos con estas características se adhieren a las paredes del taladro de donde son extraídos por el operario.
Los taladros con muestra tipo balde, son muy empleados en la actualidad, puesto que permite obtener grandes muestra en profundidades que alcanzan unos 60 metros.

d) Pozos de exploración. La excavación de pozos o fosas de exploración nos permite con facilidad el espesor de los diferentes estratos.

e) Métodos geofísicos. Son generalmente usados en la minería, alguno de ellos se emplean en la ingeniería (en trabajos donde no se requiere muestreo).

f) Sondeos. Es el método más recomendable para exploraciones a profundidad en el subsuelo. Este método permite, una vez realizada la clasificación litológica de las muestras obtenidas, una mejor elaboración del perfil del subsuelo, que en los otros métodos no se puede realizar por el reducido tamaño de las muestras.
La determinación de las partículas de suelo en cuanto a su tamaño, se llama análisis granulométrico; se hace por un proceso de tamizado, en suelos de grano grueso, y por un proceso de sedimentación en agua (análisis granulométrico por vía húmeda), en suelo fino.

Cuando se usan ambos procesos, el ensayo se denomina análisis granulométrico combinado. El análisis granulométrico, consiste en la determinación de los porcentajes de piedra, grava, arena, limo, arcilla, que hay en una cierta masa de suelo.

Métodos de Clasificación basado en las Características Granulométricas de los Suelos.


En las clasificaciones basadas en las características granulométricas de los suelos, es costumbre distinguir las distintas fracciones por el nombre de algunos tipos de suelos como ser: limo, arcilla, etc. Las convenciones más universalmente aceptadas para este tipo de clasificación están indicadas en la forma del gráfico que se muestra luego.

Desde el punto de vista del ingeniero, la clasificación M.I.T. es preferible a las otras. En muchos casos, los informes con respecto a la cantidad del suelo y a su comportamiento no incluyen más que el análisis granulométrico de la fracción gruesa y el porcentaje del total que pasa el tamiz Nº200, que abarca todas las partículas menores de 0.074 mm. La partícula de tamaño 0.074 mm. es un poco mayor de 0.06 mm., que en la clasificación M.I.T. separa de la arena fina del limo.

Todo sistema de clasificación basado solamente en la granulometría puede conducir a errores, pues las propiedades físicas de la fracción más fina de los suelos dependen de otros factores ajenos al tamaño de los granos. Por ejemplo, en función de cualquiera de las convenciones comúnmente aceptadas que indica la figura anterior, un suelo formado de granos de cuarzo de tamaño coloidal debería ser clasificado como arcilla, cuando en realidad no tiene el más remoto parecido con dicho material. Por eso si los términos: limo o arcilla son utilizados para indicar tamaños de partículas que deben ir acompañados de la palabra "tamaño" en expresiones tales como "partículas de tamaño de arcilla". Además, como las clasificaciones granulométricas no han sido aun normalizadas, dichas expresiones deben ir acompañadas de valores numéricos que indiquen los límites del tamaño de las partículas que abarcan.

Salvo pocas excepciones, los suelos naturales consisten en una mezcla de 2 o más fracciones granulométricas, de modo que en función de su granulometría, un suelo natural puede identificarse con los nombres de sus componentes principales, tales como: "arcilla limosa" o "limo arenoso", o bien se le puede asignar al mismo un símbolo que lo identifique con una de varias mezclas normales de las distintas fracciones granulométricas.

La identificación mencionada se lo realiza con el uso de diagramas, como el adoptado por el "Public Road Administration" (Triángulo de Withney). En el cual cada uno de los tres ejes coordenadas sirve para representar una de las tres fracciones granulométricas: arena, limo y arcilla. El diagrama está dividido en zonas y a cada zona se le asigna un nombre. Las 3 coordenadas de un punto representan los porcentajes de las 3 fracciones presentes en un suelo cualquiera y determinan la zona a la cual el mismo pertenece.

La identificación de un suelo dado, por comparación con mezclas normales; puede efectuarse rápidamente por medio de curvas granulométricas tipo. En dicho gráfico, cada curva granulométrica lleva un símbolo de identificación.

Granulometría y las Representación Abreviada.

Desde el instante mismo en que las propiedades de los suelos adquirieron importancia práctica, se ha querido, con frecuencia correlacionar las características granulométricas con las constantes del suelo necesarias para resolver los problemas de la práctica, sin que se haya llegado jamás a resultados satisfactorios. Por ejemplo: los intentos efectuados para determinar el coeficiente de permeabilidad de los suelos partiendo de los resultados del análisis granulométrico, han fracasado debido a que la permeabilidad depende en gran parte de la forma de los granos.

Así mismo se ha sostenido que la fricción internas de las arenas bien graduadas compactadas, es mayor que la que corresponde a arenas uniformes en la misma condición. Si bien hay evidencias prácticas, por determinaciones efectuadas en sitio, que indican que esta aseveración quizás sea correcta, hay que recordar que el ángulo de fricción interna de una arena, depende no solo de las características granulométricas, sino también de la forma de los granos, y de la rugosidad de las superficies. Así por ejemplo los ángulos de fricción interna de dos arenas de granulometrías idénticas pueden ser muy diferentes. Lo cierto es que hasta el presente no se ha obtenido ninguna relación bien definida entre granulometría y ángulo de fricción interna, esto es más evidente en el caso de los suelos finos, limos, arcillas, etc.

REPRESENTACIÓN ABREVIADA DE LA GRANULOMETRÍA:

Cuando se tienen que indicar los resultados esenciales de los análisis mecánicos de un gran número de suelos, puede resultar conveniente expresar las características granulométricas de cada suelo por medio de valores numéricos indicativos de algún tamaño de grano característico y del grado de uniformidad. El procedimiento más utilizado es el conocido con el nombre de método de Allen Hazen. Realizando un gran número de ensayos con arena áspera filtros, Hazen encontró que la permeabilidad de dichas arenas en estado suelto depende de dos cantidades que denominó diámetro efectivo y coeficiente de uniformidad. El diámetro efectivo D10 es el tamaño de partícula que corresponde a P = 10% de la curva granulométrica, de modo que el 10 % de las partículas son más finas que D10, y el 90% más grueso. El coeficiente de uniformidad U es igual a D60/D10, donde D60 es el tamaño de partícula que corresponde a P = 60%.

La experiencia de Hazen indujeron a otros investigadores a suponer, en forma más o menos arbitraria que las cantidades D10 y U eran también apropiadas para expresar las características granulométricas de los suelos naturales de granulometrías mixtas, pero con el mejor conocimiento de las propiedades de los suelos de granos finos, se ha hecho evidente que las características de los mismos dependen principalmente de la fracción más fina que P = 20% y que pueden resultar preferible seleccionar D20 y D70 como cantidades representativas, sin embargo estos cambios no son de importancia suficiente en la práctica.

Curva Granulométrica.


Los resultados obtenidos en un análisis mecánico, generalmente, se los representan sobre un papel semi-logarítmico, por un curva llamada "granulométrica". Los porcentajes que se indican son acumulados.

Para graficar la curva granulométrica, debemos tomar en cuenta que los porcentajes de muestra que pasa cada uno de los tamices, se encuentran en el eje de las ordenadas y a una escala aritmética, en cambio la ordenación de la abertura del tamiz se encuentra en el eje de las abscisas y con una escala logarítmica; esto para facilitar la construcción de la curva granulométrica. El propósito del análisis granulométrico, es determinar el tamaño de las partículas o granos que constituyen un suelo y fijar en porcentaje de su peso total, la cantidad de granos de distintos tamaños que el suelo contiene.

La granulometría correcta es fundamental para muchos elementos de la cantidad del suelo, como ya se ha dicho en particular es importante para la economía y la manejabilidad.

Los efectos que la granulometría puede tener sobre el suelo se ha estudiado extensamente en la materia de materiales de construcción y mecánica de suelos.

El método más directo para separar un suelo en fracciones de distinto tamaño consiste en el uso de tamices. Pero como la abertura de las mallas más fina que se fabrica corrientemente es de 0.07 mm. El uso de tamices esta restringido al análisis de arenas limpias, de modo que, si un suelo contiene partículas menores de dicho tamaño debe ser separado en dos partes por lavado sobre aquel tamiz.

La parte de suelo retenido por el tamiz es sometida al tamizado y aquella demasiado fina para ser retenida por tamices y que ha sido arrastrada por el agua, es analizada por medio de métodos basados en la sedimentación.

Los métodos para efectuar análisis granulométricos por vía húmeda están basados en la ley de Stokes, que fija la velocidad a que una partícula esférica de diámetro dado sedimenta en líquido en reposo. En el método que se utiliza comúnmente en mecánica de suelos, de 20 a 40 gr. de suelos arcillosos o de 50 a 100 gr. de suelo arenoso, se mezclan con 1 lt. de agua, se agitan y se vierten en un recipiente. A intervalos de tiempos dados se mide la densidad de la suspensión por medio de un hidrómetro.

La forma más conveniente para representar el análisis granulométrico la proporciona el gráfico semi-logarítmico indicado en la figura que se muestra luego.

En este las abscisas representan el logaritmo del diámetro de las partículas, y las ordenadas el porcentaje P en peso de los granos menores que el tamaño indicado por las abscisas. Cuanto más uniforme es el tamaño de los granos, tanto más inclinada es la curva, la línea vertical representa a un polvo perfectamente uniforme.


Métodos para la Explotación y Toma de Muestras de Suelos.


Los métodos más conocidos para la exploración y toma de muestra son los siguientes:

a) Penetró metros
b) muestras "lavadas"
c) muestras obtenidas con taladros helicoidales y tipo balde
d) pozos de exploración
e) métodos geofísicos
f) sondeos

a) Penetró metros. Se conocen dos tipos de Penetró metros que son: los dinámicos y los estáticos.
Penetró metros dinámicos. Son barras que tienen, generalmente extremos de forma cónica de 45 a 60 grados. Estas barras son hincadas en el suelo por medio de golpes, el número de golpes, varia de acuerdo al tipo de suelo y a la profundidad en la que se encuentra el mismo. Este penetró metro es golpeado con una masa conocida y la penetración será leída para un determinado número de golpes.
Penetró metros estáticos. Consiste en barras con los extremos cónicos que se introducen a presión en el subsuelo. Los más utilizados son los conos que se introduce de 20 a 40 cm / min. Aplicando una presión constante. La profundidad de penetración no es medida para cada incremento de carga.

b) Muestras lavadas. Para este método se emplean equipos de perforación normalizados que mediante agua a presión se va lavando el material del suelo a medida que se introduce la tubería de perforación. Por el color y textura de los materiales se puede determinar el tipo de suelo que estamos perforando, la variación en el color y textura también permite saber el espesor de la capa del suelo.

c) Muestras obtenidas por taladros helicoidales y de tipo balde. Generalmente los taladros helicoidales son empleados en suelos con material cohesivo y con un elevado contenido de humedad. Los suelos con estas características se adhieren a las paredes del taladro de donde son extraídos por el operario.
Los taladros con muestra tipo balde, son muy empleados en la actualidad, puesto que permite obtener grandes muestra en profundidades que alcanzan unos 60 metros.

d) Pozos de exploración. La excavación de pozos o fosas de exploración nos permite con facilidad el espesor de los diferentes estratos.

e) Métodos geofísicos. Son generalmente usados en la minería, alguno de ellos se emplean en la ingeniería (en trabajos donde no se requiere muestreo).

f) Sondeos. Es el método más recomendable para exploraciones a profundidad en el subsuelo. Este método permite, una vez realizada la clasificación litológica de las muestras obtenidas, una mejor elaboración del perfil del subsuelo, que en los otros métodos no se puede realizar por el reducido tamaño de las muestras.
La determinación de las partículas de suelo en cuanto a su tamaño, se llama análisis granulométrico; se hace por un proceso de tamizado, en suelos de grano grueso, y por un proceso de sedimentación en agua ( análisis granulométrico por vía húmeda ), en suelo fino.
Cuando se usan ambos procesos, el ensayo se denomina análisis granulométrico combinado. El análisis granulométrico, consiste en la determinación de los porcentajes de piedra, grava, arena, limo, arcilla, que hay en una cierta masa de suelo.

Métodos Estabilización de Suelos: Compactación.


La compactación de suelos en general es el método más barato de estabilización disponible. La estabilización de suelos consiste en el mejoramiento de las propiedades físicas indeseables del suelo para obtener una estructura, resistencia al corte y relación de vacíos, deseables. Existen muchos métodos para estabilizar suelos utilizando materia química como cal, mezclas de cal y cenizas, cemento, y compuestos de ácido fosfórico, pero estos métodos usualmente son más costosos y pueden utilizar métodos de compactación adicionalmente a las mezclas, pues al incorporar el material químico en la masa de suelo se produce una gran perturbación de su estructura.

Generalmente el esfuerzo de compactación imparte al suelo:

a) Un incremento a la resistencia al corte, pues ella es función de la densidad (las otras variables son estructura, φ y c).
b) Un incremento en el potencial de expansión.
c) Un incremento en la densidad.
d) Una disminución de la contracción.
e) Una disminución de la permeabilidad.
f) Una disminución en la compresibilidad.

De ésta lista de propiedades afectadas por la compactación se ve claramente que el problema de especificar la compactación, es algo más que simplemente el requerimiento de incrementar la densidad del suelo.

También es importante considerar los efectos colaterales; afortunadamente el problema no es tan grave como aparecería a primera vista, debido al método de estipular o especificar compactación, utilizado más comúnmente -X% de patrón de compactación, o compactación modificada según el método AASHTO. Es, sin embargo, muy importante especificar el tipo de suelo al cuál se aplican los criterios de compactación en un proyecto dado con el fin de eliminar por ejemplo, problemas con el cambio de volumen.

Se reconoce hoy en día que la estructura resultante de la masa de suelos (especialmente cuando hay suelos finos existentes) se asocia íntimamente con el proceso de compactación y el contenido de humedad a la cuál se compacto la masa de suelo. Este concepto es importante en extremo para compactar los núcleos de arcilla de represas (por ejemplo), donde asentamientos fuertes podrían causar fracturas de dicho núcleo. Se ha encontrado que la estructura dispersa del suelo obtenida al compactarlo en el lado húmedo del óptimo de humedad resulta en un suelo que tiene una resistencia al corte algo menor pero que puede resistir grandes deformaciones sin falla (fracturas) y las consiguientes filtraciones y/o falla total de la presa.

La compactación del suelo en el lado húmedo de su óptimo, reduce igualmente su permeabilidad, comparada con la permeabilidad obtenida al compactar en el lado seco del óptimo.

Inversamente la estructura floculada que resulta de compactar el suelo en el lado seco de su óptimo es menos susceptible a la contracción pero más susceptible a la expansión. La resistencia óptima de los suelos con estructuras floculadas es mayor a bajas deformaciones que la resistencia de los suelos con estructuras dispersas, es decir, el suelo tiende a la falla frágil. La resistencia residual del suelo compactado en el lado seco del óptimo es casi la misma resistencia última del suelo compactado en el lado húmedo del óptimo. Por consiguiente, para trabajo de carretera donde se desean bajo el pavimento deformaciones unitarias muy pequeñas, el suelo debería compactarse entre contenidos de humedad en la parte seca hasta el óptimo. El suelo que rodea el núcleo arcilloso de una presa debería también compactarse para producir en él una estructura floculada pues en ese suelo la resistencia es más importante que la permeabilidad. El núcleo de arcilla por otra parte debe compactarse para producir en él una estructura dispersa ya que es posible que se presenten grandes asentamientos y el suelo debe ser capaz de tolerarlos sin desarrollar fracturas o fisuras que permitan una falla por sifonamiento filtración.

Del anterior breve razonamiento es evidente que los criterios de compactación deberían basarse en consideraciones sobre la estructura del suelo, resistencia, permeabilidad, etc., como propiedades de diseño requeridas más que la simple obtención de una curva de compactación en el laboratorio y el requerimiento de que el suelo se compacte a un determinado porcentaje de compactación relativa; sin embargo, muchos -casos especialmente cuando la densidad (y el control de asentamiento) es la única propiedad que se necesita- con esto se obtiene un producto satisfactorio.

La masa de suelo involucrada en el proceso de compactación comienza como un sistema de tres fases: suelo, aire y agua. Durante los primeros ensayos hay una cantidad de aire presente, pero el proceso produce un cambio de estado en el cuál cada vez hay más suelo y agua presentes. Aún en la situación del contenido de humedad óptimo existe una cantidad de aire considerable. En la parte húmeda de la curva, el efecto principal es el de desplazar más y más aire por agua.

Si el proceso fuera completamente eficiente, sería posible reemplazar todo el aire de los vacíos con agua para producir un sistema de dos fases (una condición de cero-aire vacíos). Como nunca es posible sacar todo el aire de los vacíos, lo cual resultaría en una condición de S = 100%, cualquier curva de compactación estará siempre por debajo de la curva aire-vacíos.

Método AASHO STANDARD T-99.


Este método corresponde al conocido anteriormente como el método estándar o proctor. La diferencia básica con el método Proctor esta en el empleo de los cilindros o moldes para los ensayos en compactación uno de 4” de diámetro interior y el otro molde de 6” de diámetro interior.

Para la compactación se emplea una martillo o pistón de 5.5 lbs. O (2.5 kg.) de peso.

El material a emplearse se coloca en capas de aproximadamente igual espesor y cada capa se compacta haciendo con le martillo desde una altura de 12 pulgadas.

Si se utiliza el molde pequeño de 4” el material se compactará haciendo caer el martillo 25 veces sobre cada capa. En cambio si se usa el de 6” se hará caer el martillo 56 veces sobre cada capa. La compactación debe hacerse en forma uniforme haciendo caer libremente el martillo y distribuyendo los golpes sobre todo el área.

Una vez compactado así el material, se quita el collar del molde, se alisa la superficie y se pesa el cilindro junto con la base y la muestra. Finalmente se extrae del molde el cilindro de tierra se lo rompe y se toma una pequeña cantidad de muestra de la parte central para determinar le contenido de humedad de material compactado.

Es de advertir que no siempre los moldes tiene un volumen exacto: de ahí que se recomienda calibrarlos antes de usarlos. Puede emplearse agua limpia para la calibración teniendo cuidado de cubrir las juntas con parafina líquida a fin de evitar la pérdida de agua.

Método AASHO STANDARD T-180.


Este método corresponde con algunas modificaciones, al conocido anteriormente como estándar modificado o Proctor modificado.

Los moldes que se emplean son los mismo que los indicados para le método anterior el pequeño es de 42 y el grande es de 6” de diámetro.

La diferencia fundamentalmente entre este método y el anterior esta en le peso del martillo y la altura de caída. El martillo empleado en este método es el de 10 lbs. (4.5 kg.) y la altura de caída es de 18”.

En lugar de colocar le material en tres capas se coloca en 5 de aproximadamente igual de espesor. Si se utiliza el cilindro de 4” se compactara cada capa haciendo caer el martillo 25 veces y si se usa el molde 6” se hará caer 56 veces sobre cada capa.

Y realizar lo mismo que le método anterior para determinar su contenido de humedad

La densidad obtenida mediante el método AASHO T-180 es mayor que la obtenida mediante el método AASHO T-99

II.- C.B.R: Material, Equipo y Procedimiento del Ensayo.

MATERIAL Y EQUIPO NECESARIO.

- Molde de 6 pulgadas de diámetro con su collar
- Balanza (precisión 0,01 gr.)
- Bandeja mezcladora
- Pisón de compactación
- Regla metálica para enrasar
- Probetas graduadas
- Guantes de goma
- Espátula y badilejo
- Taras
- Papeles filtro
- Muestra que pasa tamiz Nº 4
- Espaciador
- Extensómetro
- Trípode
- Tanque de agua
- Contrapesos
- Gata con manómetro
- Deformímetro
- Accesorios
- Servilletas

PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO.

Se procede de manera similar al anterior ensayo, vale decir, al ensayo de compactación, con la única diferencia que se la realiza con el porcentaje de humedad óptimo. Debiéndose preparar tres moldes, cada uno con diferentes numeros de golpes, uno con 56, otro con 25 y el último con 12 golpes.
Pesar cada uno de los moldes más la muestra enrazada, colocándose nuevamente en sus soportes con la aplicación de contrapesos y sumergirlos en el tanque con agua en su totalidad.
Se dejan los moldes en remojo por espacio de 96 horas, tomando lecturas de expansión cada 24 horas, con el trípode y extensómetro.
Al Realizar las lecturas si de un día a otro no varían inmediatamente realizar el rompimiento de las probetas.
Al realizar el rompimiento de la probetas, se sacan los moldes del agua, dejándolos por unos 15 minutos al escurrimiento de agua de los mismos.
Posteriormente registramos pesos en esa condición; en forma posterior deberán romperse o aplicarse carga axiales a las probetas, en el marco con la gata hidráulica; debiéndose registrar alternadamente las lecturas de deformación y carga de rotura.

REGISTRO Y OBTENCIÓN DE DATOS.

Contenido de humedad optima = 15.8 %

I.- Determinación del C.B.R.


Los  tipos de C.B.R. como son:

C.B.R: suelos remoldeados.
C.B.R. suelos inalterados.
C.B.R. suelos gravosos y arenosos
C.B.R. suelos cohesivos poco o nada plásticos.
C.B.R. suelos cohesivos plásticos.

El experimento de suelos gravosos y arenosos se realiza inmediatamente en cambio en suelos cohesivos poco o nada plásticos y suelos cohesivos plásticos se realiza mediante expansión se efectuará con agua en 4 días saturación más desfavorable y la medida de expansión se realizar cada 24 horas.
El ensayo CBR (ensayo de Relación de Soporte de California), mide la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controladas. El ensayo permite obtener un número de la relación de soporte pero, de la aseveración anterior, es evidente que éste número no es constante para un suelo dado, sino que se aplica al estado en el cuál se encontraba el suelo durante el ensayo. De paso, es interesante comentar que el experimento puede hacerse en el terreno o en un suelo compactado.

El número CBR (o simplemente CBR) se obtiene como la relación de la carga unitaria (en lbs/plg²) necesaria para lograr una cierta profundidad de penetración del pistón (con un área de 19.4 cm²) dentro de la muestra compactada de suelo a un contenido de humedad y densidad dadas con respecto a la carga unitaria patrón requerida para obtener la misma profundidad de penetración en una muestra estándar de material triturado.

El C.B.R. varía de acuerdo a la compactación del suelo su contenido de humedad al compactar y cuando se realiza el ensayo.

Los ensayos del C.B.R. pueden ser realizados “In Sito” usando el equipo correspondiente al laboratorio tanto en muestras inalteradas como en compactadas. Los ensayos “In sito” se realizan solamente en el suelo con el contenido de humedad existente.
Han sido pensados procedimientos para preparar la muestra de laboratorio de diferentes clases de suelos con el fin de reproducir las condiciones que verdaderamente se producirán durante y después de la construcción. Estos procedimientos se aplican cuando le contenido de humedad durante la construcción va ha ser el óptimo para tener la máxima densidad, además el suelo va a ser compactado al menos al 95%. Si se utilizarían otros medios para controlar la compactación, los procedimientos deberían ser modificados de acuerdo a ellos.

En forma de ecuación esto es:

De ésta ecuación se puede ver que el CBR es un porcentaje de la carga unitaria patrón. Los valores de carga unitaria que deben utilizarse en la ecuación son los siguientes:

PENETRACIÓN CARGA UNITARIA PATRÓN

mm in Mpa psi

2.5 0.10 6.9 1.000
5.0 0.20 10.3 1.500
7.5 0.30 13.0 1.900
10.0 0.40 16.0 2.300
12.7 0.50 18.0 2.600

El CBR usualmente se basa en la relación de carga para una penetración de 2.5 mm. Sin embargo, si el valor de CBR a una penetración de 5.0 mm. es mayor el ensayo debería repetirse. Si un segundo ensayo, produce nuevamente un valor de CBR mayor de 5.0 mm. de penetración, dicho valor debe aceptarse como valor final del ensayo.
Los ensayos de CBR se hacen usualmente sobre muestras compactadas al contenido de humedad óptima para el suelo específico determinado. utilizando el ensayo de compactación.

Determinar la Densidad Natural y la Cantidad de Humedad que Contiene un Suelo.


El objetivo es el de determinar la densidad natural y la cantidad de humedad que contiene un suelo aprendiendo a sacar una muestra inalterada.

El suelo es el material de construcción más barato y más abundante del mundo. Desde el periodo neolítico, se utiliza para realizar las primeras construcciones Civiles como ser presas, viviendas, tumbas etc.

Para el empleo de suelo como material de construcción debe seleccionarse apropiadamente el mismo, así como también la más adecuada colocación, una masa de suelo se denomina relleno, los problemas más habituales es este tipo de construcción se debe a la gran diversidad de los puntos de extracción, denominados zonas de préstamo, una parte esencial de la tarea del ingeniero es la de determinar las propiedades del suelo y su utilización o rechazo de acuerdo a las exigencias del proyecto.

El suelo sirve también como cimentación para soportar todo tipo de estructuras y terraplenes, estos trabajos se realiza sobre una capa sólida de suelo, si la capa del terreno no tuviera la solidez necesaria el ingeniero debe realizar estructuras para la retención o sostenimiento del terreno, también se debe realizar este tipo de trabajos en excavación subterráneas.

Todo suelo debe ser identificado clasificado por laboratorista antes de ser sometido a un ensayo.

Estudio del Sitio donde se Proyecta Construir.


Por lo general, no se asigna a esta primera operación la oportunidad que merece. El estudio del sitio donde se proyecta construir un puente, un pavimento, una edificación, etc., y particularmente la operación de obtener muestras, se deja muchas veces en manos de personal poco experimentado.

Tanto el estudio del sitio donde se proyecta levantar una estructura, como la obtención de muestras, es de gran importancia y debería hacerse bajo la dirección y constante supervisión de un ingeniero especialista en suelos o de un geólogo.

El estudio del suelo no debe limitarse al lugar donde estará situada una estructura, sino que debe comprender toda la zona circunvecina. El estudio del sitio debe comprender los principales accidentes naturales del terreno, como ser: quebradas, riachuelos, zonas anegadizas, vegetación existente, etc., datos estos que son muy valiosos para poder proyectar sistemas de drenaje, prevenir y evitar deslizamientos que pudieran presentarse posteriormente, etc., Asimismo, el conocimiento de las características de la región: si es, o no una zona lluviosa, etc., es importante. Los taludes de los cortes a efectuarse, de los terraplenes a construirse, los espesores de pavimento, la profundidad de las excavaciones para las fundaciones, etc., pueden ser modificados de acuerdo con estos datos de campo.

Hoy en día el estudio del sitio se ha simplificado grandemente pues se cuenta ya con una información valiosa y detallada proveniente de los levantamientos topográficos que se realizan, de los estudios geológicos de la región y de los levantamientos aerofotogramétricos. Los mapas topográficos, geológicos, fotografías aérea , mosaicos, etc., proporcionan datos valiosísimos al ingeniero o geólogo que está a cargo del estudio de una zona determinada.

Conocer el Perfil de Subsuelo.


Una vez conocidos los perfiles topográficos de la zona y establecida que haya sido la sub-rasante, es conveniente conocer el perfil del subsuelo, es decir, conocer las clases de material que forman el subsuelo a diferentes profundidades. Un perfil de subsuelo nos proporcionará información valiosa acerca de la clase de material o materiales existentes, situación de las navas de agua, etc.

Por regla general, deben obtenerse muestras del material tanto en sitios que quedan sobre la sub-rasante como debajo de ella. Las muestras que se obtengan en los sitios que quedan encima de la sub-rasante, nos permitirá conocer las clases de material que se usará en terraplenes y rellenos en general. En cambio, las muestras que obtengamos en aquellos sitios que quedan debajo de la sub-rasante, nos permitirán conocer las condiciones de estabilidad que presenta el terreno de fundación.

Clasificación de las Muestras del Suelo.


En general, las muestras pueden clasificarse "alteradas" e "inalteradas". Como sus nombres indican, muestras alteradas o perturbadas serán aquellas cuya estructura haya sido alterada, y muestras inalteradas o sin perturbar aquellas que prácticamente conservan la misma estructura que la tenía en el sitio donde fueran extraídas.

Como es lógico suponer, se tomaran muestras alteradas cuando el material que se analice vaya a ser empleado en la construcción de terraplenes, en la preparación de muestras estabilizadas, etc., es decir, cuando se utiliza como material de construcción.

En cambio se obtendrán muestras inalteradas, cuando se necesite conocer las condiciones e estabilidad del terreno como en el estudio de taludes, o cuando se desee conocer la capacidad de soporte del terreno donde se construirá un puente, edificio, etc

Partes de un Pavimento.

En la actualidad no existe una designación única para las diferentes partes que componen un pavimento. Así por ejemplo unos llaman pavimento a la capa superficial de mezcla bituminosa o de concreto, otros designan a esta capa con el nombre de firme o afirmado y la gran mayoría llaman pavimento al conjunto de todas las capas .

A continuación definiremos algunos términos a ser utilizados:

- Pavimento.- Toda estructura que descansa sobre el terreno de fundación y que esta
formada por las diferentes capas : sub-base , base , capa de rodadura y sello.

-Terreno de fundación.- Suelo que sirve de fundación al pavimento después de haber terminado el movimiento de tierras y que una vez compactado tiene las secciones trasversales y pendientes de diseño.

-Superficie subrasante .- Es la que corresponde al terreno de fundación .

-Sub-base.- Capa de material seleccionado que se coloca encima la subrasante.

-Base.- Capa de material pétreo, mezcla de suelo cemento, mezcla bituminosa o piedra triturada que se coloca encima de la sub-base.


-Capa de rodamiento.- La que se coloca encima la base y esta formada por una mezcla bituminosa o de concreto.

Nota: No siempre un pavimento se compone de todas las capas anteriormente mencionadas. La ausencia de una o de varias de ellas depende de la calidad del terreno de fundación, la clase de material a usarse y el tipo de pavimento, la carga de diseño , etcétera.

-Carpeta de desgaste o sello.- La que se coloca encima de la capa de rodadura y esta formada por una mezcla bituminosa .Encima de esta carpeta al revés se coloca un riego de arena o piedra picada menuda.

Pavimentos según el Terreno de Fundación.


De su capacidad de soporte depende en gran parte el espesor que debe tener un pavimento, sea este flexible o rígido. Si el terreno de fundación es pésimo debe desecharse este material y sustituirse por otro de mejor calidad .Si el terreno de fundación es malo y se halla formado por un suelo fino , limoso o arcilloso susceptible de saturación habrá de ponerse una sub-base de material granular seleccionad antes de ponerse la base y capa de rodadura .

Resumiendo lo expuesto anteriormente tenemos:

a) Si el terreno de fundación es pésimo debe desecharse y sustituirse por otro de mejor calidad

b) Si el terreno de fundación es malo habrá de colocarse una sub-base de material seleccionado antes de poner la base .

c) Si el terreno de fundación es bueno podrá prescindirse de la sub-base .

d) Si el terreno es excelente podrá prescindirse de la sub-base y de la base .

Pavimentos: Sub Base y los Materiales.


Es la capa de material seleccionado que se coloca encima de la subrasante

Tiene por objeto:

a) Servir de capa de drenaje al pavimento.

b) Controlar o eliminar en lo posible cambios de de volumen, elasticidad y plasticidad perjudiciales que pudiera tener el material de la subrasante.

c) Controlar la ascensión capilar del agua provenientes de las napas freáticas cercanas protegiendo así al pavimento contra los hinchamientos que se producen en épocas de helada .Este hinchamiento es causado por el congelamiento del agua capilar, fenómeno que se observa especialmente en los suelos limosos donde la ascensión capilar del agua es considerable.

El material de la sub.-base debe ser seleccionada y tener mayor capacidad que el terreno de fundación compactado, este material puede ser grava, arena, grava o granzón, escoria de los altos hornos y residuos de material de cantera .En algunos casos es posible emplear para la sub.-base material del subrasante mezclado con granzón , cemento , etcétera .

El material ha de tener las características de un suelo A1 o A2 aproximadamente.
Su límite líquido debe ser inferior al 35% y su índice plástico no mayor a 6 .El CBR no podrá bajar del 15%.

Si la función principal de la sub.-base es de servir de capa de drenaje, el material a emplearse debe ser granular y la cantidad de material fino que pasa el tamiz No 200 no deberá ser mayor al 8%.

En la actualidad como elemento drenante en la sub-base se esta utilizando con mucha frecuencia geotextiles .El geotextil se define como cualquier textil permeable usado en fundaciones, roca o suelo. Sus propiedades hidráulicas son considerables, convenientes para las funciones de de filtración y drenaje.

Pavimentos: Capa Base y Materiales Empleados.


La finalidad de la capa Base es absorber los esfuerzos trasmitidos por las cargas de los vehículos y además repartir uniformemente los esfuerzos a la sub-base y terreno de fundación.

Las bases pueden ser granulares o estar bien formadas por bituminosas o mezclas estabilizadas con cemento u otro material ligante.

El material pétreo que se emplee en la base deberá cumplir con los siguientes requisitos

a) Ser resistente a los cambios de temperatura y humedad.

b) No presentar cambios de volumen que sean perjudiciales.

c) El porcentaje de desgaste según el ensayo de Los ANGELES debe ser inferior a 50

d) La fracción de material que pase el tamiz No 40 ha de tener un límite líquido menor al 25% Y UN ÍNDICE DE PLASTICIDAD MENOR A 6 .

e) La fracción que pase el tamiz No 200 no podrá exceder de la ½ . En ningún caso de los 2/3 de la fracción que pase el tamiz No 40.

f) La graduación del material de la base es necesario que se halle dentro de los límites indicados en la figura.

g) El CBR no debe ser inferior a 50 %.

Finalidad de la NORMA AASHO DESIGNACION M-147-65 y sus Requisitos Generales.

Estas especificaciones se refieren a la granulometría y calida de las mezclas areno arcillosas, gravas, cerniduras de piedra o escorias, agregado grueso o escoria triturada, o cualquier combinación de estos materiales. Los requisitos que se indican se amplían solamente a los, materiales que tienen pesos específicos, características de absorción y granulometrías corrientes, para otra clase de materiales deberán establecerse las especificaciones correspondientes a cada caso.

Agregado grueso:

- El agregado grueso retenido en el tamiz No 10 consistirá de fragmentos o partículas duras y resistentes de piedra, grava o escoria. No deben emplearse materiales que se fragmenten cuando son sometidos a ciclos alternos de heladas y deshielos o humedad y secado.

- El agregado grueso deberá tener un desgaste del 50% como máximo según la prueba de los Ángeles.


Agregado fino:

-El agregado fino que pase el tamiz No 10 2mm. Debe ser formado por arena natural u obtenerse por trituración y por partículas minerales finas que pasen el tamiz No 200.

-La fracción que pase el tamiz No 200 no será mayor que los dos tercios de la fracción que pase el tamiz No 40 .La fracción que pase el tamiz No 40 tendrá un límite líquido no mayor del 25% y un índice plástico no mayor de 6.

-El suelo debe estar libre de materia vegetal y grumos de arcilla y su granulometría debe estar dentro o indicado en la tabla 1 .
Materiales para sub-bases:

-Los metrailes para sub-bases deberán llenar los requisitos indicados anteriormente.
Deberán cumplir las granulometrías de las columnas A, B, C, D, E, o F , el tipo de granulometría deseados deberán especificarse.

Materiales para bases:

-Los materiales para las capas base deberán cumplir con los requisitos indicados anteriormente. Pueden ser utilizadas las granulometrías A; B; C, D; E o F , la granulometría a ser usada deberá ser especificada.

Contenido de humedad:

Cuando se compacten las muestras de suelo y agregado estas deberán tener la humedad igual o ligeramente menor a la óptima necesaria para asegurar la densidad de diseño.

Mezcla:
El cloruro de calcio que se use para el control de humedad deberá llenar los requisitos indicados en las especificaciones standard para cloruro de calcio AASHO M-144.

Diseño de Alcantarillas de Hormigón y Concreto.

El manual de diseño de alcantarillas de mayor empleo y aceptación en el mundo sea el “Hydraulic Chart for the selectiion of highway culverts” de U.S.A.

En el diseño convencional se evalúan los controles de flujo de entrada y de salida. El tirante de agua a la entrada (tirante del estanque corriente arriba sobre la parte mas baja de la entrada) se calcula para el gasto de descarga para el proyecto suponiendo que:

1) rige el control de entrada y
2) que rige el control de salida.

Entonces el tirante mas alto de agua requerida de los dos define el tipo de control y la alcantarilla adquiere la categoría de “control de entrada” o de “control de salida”. Con objeto de hacer expeditos los cálculos se simplifican las suposiciones, y por comparación de los tirantes de entrada, se evita la difícil labor de definir el perfil del flujo real a lo largo del conducto de la alcantarilla no obstante con este método de diseño convencional, no se hace el intento de modificar las condiciones de flujo desbalanceado que pueda existir. La curva de comportamiento de control de entrada representa la capacidad de flujo real de la alcantarilla en tanto que el comportamiento más favorable de la curva de control a la salida es el potencial del conducto de la alcantarilla y estos términos no se logra la capacidad completa del conducto y existe una situación que no es económica.

Como Seleccionar el Tipo de Alcantarilla a Utilizar.


Para la selección del tipo de alcantarilla que se debe utilizar en un lugar determinado, depende de la necesidades hidráulicas y de la resistencia requerida para soportar el peso del relleno o de la carga que se mueve sobre ruedas después de que se han establecido estos elementos la selección se vuelve por mucho, un asunto económico, deberá tomarse en consideración la durabilidad y el costo de la estructura completa, incluyendo aspectos tales como el costo inicial de las unidades manufacturadas y los costos de transporte e instalación. En cualquier comparación total del costo de los diferentes tipos de alcantarilla que pueda seleccionarse para su uso en una instalación dada, deberán considerarse también el costo de mantenimiento

Especificaciones y Materiales de Construcción de Muros y Alas de Alcantarillados.


Los muros principales de las alcantarillas se construyen principalmente para proteger los lados del terraplén contra erosión. Algunas autoridades hacen referencia al muro aguas arriba como “muro de cabeza” y a la de aguas abajo como “muro terminal”. Además de cumplir la función de control de la erosión, los muros sirven para evitar la separación de las alcantarillas formadas por tramos de tubos y para retener el relleno.

Los materiales más comúnmente empleados en los muros son concreto, mampostería (piedra o grava), y metal. De éstos, el concreto es el de uso más amplio debido a su adaptabilidad a todos los tipos de alcantarilla y por que se presta a un trato arquitectónico interesante.

En la selección del tamaño y tipo de muro que convenga utilizarse en un caso dado, debe considerarse los puntos relativos a la economía. Además, debe dársele alguna importancia a las cuestiones astáticas, pues el muro es la parte principal de la estructura de la alcantarillas promedio que queda visible para el viajero. Por supuesto, no siempre es necesario, y su empleo deberá evitarse donde sea posible, debido a su costo. Los muros son la parte más cara de la instalación de las alcantarillas promedio; el muro deberá hacerse tan pequeño como sea posible y consistente con un diseño adecuado.

También, deberá considerarse la seguridad del transito par escoger el tipo de muro.

Muchos tipos diferentes de muro son utilizados por diversos organismos de carretera; por lo general, cada organismo ha desarrollado diseños estándar que se utilizan siempre que sea posible. Diferentes organizaciones ha dado diversas ilustraciones de instalaciones típicas de los muros empleados con mayor frecuencia.

La figura 11 – 13 es un dibujo que ilustra los detalles de los muros terminales estándar utilizados por Virginia Department of Highways en alcantarillas de tubo múltiple. Las partes acompañadas de este muro generalmente se llaman “aleros”. El muro terminal que se ilustra en la figura 11 – 12 es típico del tramo final metálico y prefabricado que se utiliza en pequeñas alcantarillas de tubo metálico corrugado.

En interés de la seguridad, los organismos de carreteras deberán considerar la colocación de una reja atravesada en el extremo de la alcantarilla si existe peligro de que los vehículos choquen con el muro.

Especificaciones y Construcción de Alcantarillados de Metal Corrugado.

El acero corrugado se utiliza en diversas formas en la construcción de alcantarillas para el drenaje de las carreteras.

Para tubos de metal corrugado (acero galvanizado) se hacen en diámetros que varían en 8 96 pulgadas y en longitudes que van desde los 20 hasta los 40 pies. Se emplea material de diferentes espesores, por lo general de calibre comprendido entre 16 y 8. los canales formados en las hojas de metal miden 2 2/3 de pulgada de cresta a cresta, y ½ pulgada de profundidad. El tubo estándar se manufactura flexionando la hija del metal corrugado para darle una forma circular y remachando la junta longitudinal. Los tubos corrugados helicoidales tendrán de preferencia una junta longitudinal cosida con doblez en lugar de una ribeteada. En el campo los tramos de metal corrugado pueden unirse por medio de una camisa o por medio de una banda conector que tiene varias acanaladuras en su longitud, en cada extremo de la banda se remachan ángulos de hierro y se unen por medio de pernos

El diámetro de los tubos de metal corrugado tipo es de 8 pies. Este hecho ha conducido al desarrollo de un método de construcción en el cual se utiliza placas de metal corrugado más pesadas y curvas y se unen con pernos entre si para formar tubos circulares o arcos.

La medida estándar es de 13 pies 2 pulgadas de altura y 20 pies 7 pulgadas de claro.

Especificaciones y Construcción de Alcantarillas de Concreto.


Los tubos de concreto destinados a usarse en las alcantarillas están fabricados de diámetros de 12 o 108 pulgadas y son de diferentes longitudes, la más usual es de 4 a 8 pies las especificaciones estándar establecen cinco clases de tubos en los que la resistencia aumenta en la clase I a la clase V. Las especificaciones muestra las secciones transversales del acero de refuerzo y la resistencia del concreto para tres medidas de espesores de pared. El refuerzo puede ser circular o elíptico.

Los tubos para alcantarillas fabricados de concreto reforzado que se emplea en aplicaciones especiales, se fabrican con una sección transversal distinta a la circular, las formas elípticas y de arco son de uso común. Los tubos de concreto para alcantarillas tienen juntas machihembradas o de campana; durante la construcción se sellan las juntas con concreto de cemento Pórtland, empaques de caucho, u otros materiales. La preparación de pisos de lecho donde va a colocarse el tubo requiere de mayor o menor cantidad de cuidado.

Esta preparación o plantilla puede variar desde la forma simple del fondo de una zanja o del suelo sobre el que coloca el tubo hasta embeber el tubo en una cuna de concreto dependiendo de las condiciones de cimentación, de las cargas sobre el tubo y de otros factores. Las alcantarillas de tubo se construyen con mayor frecuencia en la llamada “en proyección” que es la alcantarilla que se construye sobre la superficie del suelo en la zanja, y el relleno se coloca a su alrededor. En estos casos, y teniendo suelos y altura de relleno comunes sólo necesita darle al alojamiento del tubo un poco mas de atención.

Las alcantarillas de cajón de concreto se construye en el sitio con una sección transversal cuadrada o rectangular. Las alcantarillas de cajón simple varían en su tamaño desde 2 hasta 12 pies por lado, dependiendo del área necesaria para la vía de agua. La mayoría de las oficinas de carreteras de los estados utilizan diseños estandarizados para diferentes medidas del cajón para las alcantarillas quizás las medidas para el cajón para las alcantarillas de concreto mas comúnmente empleadas se encuentran 4 y 8 pies por lado incluyendo medidas tales como 4’ x 4’, 4’ x 6’, 6’ x 6’, 4’ x 7’, y muchas otras las alcantarillas de sección transversal rectangular en los lugares en que se desea reducir la altura de la misma para proporcionar una protección adecuada entre la parte superior de la alcantarilla y la superior de la calzada.

Procedimiento para la Toma de Muestras del Suelo.

Toma de Muestra

Ubicamos el lugar del cual extraeremos la muestra, y demarcamos una circunferencia de 1 metro de diámetro.

Cavamos aproximadamente 20 centímetros para retirar el material orgánico (Capa vegetal).

Luego demarcamos una circunferencia pequeña (D = 40 cm), que tenga el mismo centro que la grande y cavamos alrededor de la pequeña tal como se observa en el montaje.
Recolectamos aproximadamente 50 Kilogramos del suelo retirado de este lugar para realizar los ensayos posteriores.

Dejamos caer libremente el maso del hincador de tubo las veces necesarias para que penetre todo el tubo en la circunferencia pequeña.
Sacamos cuidadosamente el tubo y lo colocamos en una bolsa nylon para no perder humedad.


Contenido de Humedad Natural:

Se anota el número de la tara (T) y se la pesa.
Se vacía suelo húmedo a la tara y se pesa, anotándola como tara + suelo húmedo (T +Sh).
Se introduce al horno durante 24 horas
Se procede a pesar, lo que seria charola + suelo seco (T + S´s)
Y se realizan los cálculos para determinar el contenido de humedad natural.


Densidad Natural del Suelo:

Pesamos el tubo con la muestra húmeda obtenida en el campo.

Determinamos las dimensiones del tubo para determinar su volumen; con la ayuda de un calibrador determinamos el diámetro del tubo y mediante una regla su altura.
Pesamos el tubo vacío.

Se realizan cálculos para determinar el peso específico natural úmedo y el peso específico natural seco.

Trabajabilidad o Docilidad en el Hormigón.



Se considera como aquella propiedad del hormigón mediante la cual se determina su capacidad para ser colocado y consolidado apropiadamente y para ser terminado sin segregación dañina alguna.

Esta aceptación comprende conceptos tales como moldeabilidad, cohesión y compactación. Dicha propiedad se altera por la composición de los agregados, la forma de las partículas y las proporciones del agregado, la cantidad de cemento, la presencia del aire incluido, los aditivos y la consistencia de la mezcla.

Los procedimientos señalados permiten que estos factores se tomen en consideración para lograr una facilidad de colocación satisfactoria a bajo costo.

Sin embargo la trabajabilidad debería ser definida como una propiedad física del hormigón por si solo. La trabajabilidad puede definirse mejor como la cantidad de trabajo interno útil que se necesita para producir una compactación completa.

Por otra parte, la resistencia de un hormigón de composición fija, colocado en un molde determinado y con los medios disponibles, depende del grado de compactación que tenga; y este a su vez, es proporcional a la aptitud de ese hormigón para colocarse en ese molde y con esos medios de compactación, es decir, a su docilidad.

La docilidad o trabajabilidad depende, entre otros factores, de los siguientes:

- De la cantidad de agua de amasado. Cuanto mayor sea esta, mayor será su docilidad.
- De la granulometría de los áridos, siendo más dóciles los hormigones cuyo contenido en arena es mayor. Pero por otra parte, a mas cantidad de árido fino corresponde mas agua de amasado necesaria y, por tanto, menor resistencia.
- La docilidad es mayor con áridos redondeados que con áridos procedentes de machaqueo chancados.
- La docilidad aumenta con el contenido en cemento y con la finura de este.
- El empleo de un plastificante aumenta la docilidad del hormigón a igualdad de las restantes características.

LA trabajabilidad depende también, de la forma y tamaño del molde y, de los medios de compactación disponibles; así, un hormigón de consistencia plástica puede ser ideal para su utilización como hormigón en masa en un pavimento, mientras que puede ser totalmente inadecuado para su empleo en una viga en sección en T fuertemente armada; en el primer caso el hormigón tendrá una buena docilidad y en el segundo mala.

Igualmente, ese mismo hormigón de consistencia plástica puede ser muy dócil si se emplea en una fundación y su compactación se hace mediante vibración y muy poco dócil si se consolida mediante punzado con barra.

En general, secciones pequeñas y muy armadas requieren hormigones de alta docilidad, mientras que, por el contrario, en estructuras masivas, de grandes secciones y sin armar pueden colocarse mezclas menos dóciles, aunque siempre se debe emplear la máxima docilidad compatible con el método de puesta en obra disponible.

Un hormigón poco dócil es propenso a segregar, a dar resistencia mecánicas menores a las previstas y a dar superficies poco vistosas (rugosas) cuando se desencofra.

Indiscutiblemente ambas propiedades consistencia y trabajabilidad, no son totalmente independientes sino que están relacionadas, lo que permite tomar la consistencia como un índice de la trabajabilidad al ser de mas fácil medida que esta. Al estar ambas relacionadas para una obra determinada, se puede decir que de la consistencia van a depender la mayor parte de las características de un hormigón, como son: la cohesión, la compacidad, densidad, resistencias mecánicas, impermeabilidad, acabado superficial, etc.

Estabilización de Suelos, Teoría de Estabilización por medio de Ligantes.


Objetivos

El objetivo del siguiente ensayo es de estabilizar un suelo que se tomo de muestra de un lugar que analizando ya el suelo del lugar tenia una resistencia muy mala debida a que se trataba de un suelo de partículas de limo y arcilla.

Procederemos a mejorar las propiedad con ayuda de otro material en nuestro caso la cal, con un 4%

Realizar los enzayos de limites compactacion CBR y compararlos con los resultados obtenidos con el suelo natural

Materiales estabilizantes

Son aquellos que incorporados al suelo modifican sus propiedades en particular su grado de reacción al agua, modifican su granulometría introduciendo en el material valores incrementados de fricción interna.

Características de los materiales estabilizantes

Para ser considerados aptos en el campo de la construcción vial deben reunir ciertos requisitos:

a). La producción de un estabilizante determinado debe efectuarse en gran escala determinado debe efectuarse en gran escala y reunir los requerimientos pertinentes a la calidad, actualmente los cementos y asfaltos se encuentran normalizados en cuanto a su producción se refiere, no así al item de la cal cuya forma de producción varia de acuerdo a las posibilidades de explotación.

b). Su costo debe ser mínimo de acuerdo al gran volumen que se usa para fines viales.

c). No deben ser toxicos ni corrosivos tanto para su manipuleo como para la maquinaria que lo usan o trabajan con el estabilizante.

d). La acción del agente estabilizante debe ser constante a través del tiempo y compatible con el resto de la estructura.

Hormigón y Propiedades del Concreto en estado Fresco.


Denominamos hormigón fresco al hormigón que por poseer plasticidad tiene la facultad de poder moldearse.

Propiedades del concreto en estado fresco

a) Consistencia y docilidad

• La consistencia.- Es la oposición que presenta el hormigón fresco a experimentar deformaciones, (se mide en términos de asentamiento ASTM C143)
• La trabajabilidad o docilidad.- Es la facilidad que presenta el concreto para ser mezclado, colocado compactado y acabado

b) Homogeneidad

• Segregación.- Implica la descomposición de este en sus partes constituyentes (separación del agregado grueso y mortero)
• Exudación del hormigón o sangrado.- Es el ascenso de una parte del agua de la mezcla hacia la superficie como consecuencia de la sedimentación de los sólidos.

Consideraciones sobre la Selección de la Ubicación del Puente.


Al efectuar el trazo preliminar de una ruta, deberá seleccionarse cuidadosamente el sitio de cruce de las corrientes fluviales, con objeto de reducir al mínimo los costos de construcción, conservación y reposición de los puentes.

Asimismo, deberá estudiarse el curso de los meandros, y en caso necesario, rectificar el de la corriente mediante obras de encauzamiento u otras medidas que pudieran reducir los problemas de erosión y posible pérdida de las estructuras. Las cimentaciones de los puentes que se construyan transversalmente a un cauce modificado, deberán proyectarse tomando en cuenta posible ensanchamientos o una mayor profundidad de dicho cauce.

Cuando existan grandes zonas inundadles, deberá considerarse la necesidad de construir terraplenes de acceso con escasa altura para facilitar el paso de avenidas extraordinarias sobre la rasante del camino y evitar así la pérdida de las estructuras. Si resulta necesaria la construcción de estructuras de desfogue, para facilitar el escurrimiento natural e las aguas y reducir remansos, habrá que seleccionar cuidadosamente tanto su ubicación como las dimensiones de las mismas, a fin de evitar socavaciones perjudiciales y cambios en el cauce principal del río.

Introducción y Determinación del Área Hidráulica del Puente.

La determinación de área hidráulica del puente es un elemento esencial para lograr un proyecto económico y confiable. Para ello, es necesario realizar estudios hidráulicos en el sitio propuesto, los que deberán formar parte del anteproyecto del puente. Estos estudios deberán contener, de ser aplicables, los elementos siguientes:
La determinación de área hidráulica del puente es un elemento esencial para lograr un proyecto económico y confiable. Para ello, es necesario realizar estudios hidráulicos en el sitio propuesto, los que deberán formar parte del anteproyecto del puente. Estos estudios deberán contener, de ser aplicables, los elementos siguientes:

Información sobre el sitio:

1. Mapas, secciones transversales de la corriente y fotografías aéreas.
2. Información completa sobre los puentes ya existentes, incluyendo fechas de construcción y su comportamiento durante las avenidas registradas.
3. Niveles de aguas máximas extraordinarias (NAME) así como las fechas en que ocurrieron.
4. Datos sobre hielos, materiales flotantes y estabilidad del cauce.
5. Factores que afectan el nivel de las aguas .

Estudios hidrológicos

1. Recopilación de datos sobre avenidas, que permitan estimar el gasto máximo en el cruce, incluyendo tanto las avenidas máximas registradas como las conocidas históricamente.
2. Determinación de la curva avenida-frecuencia correspondiente al sitio.
3. Determinación de la distribución del gasto y de las velocidades en el cruce, para considerar el gasto de las avenidas en el proyecto de la estructura.
4. Curva tirante-gasto en el cruce.

Estudios hidráulicos

1. Estimación de remansos y cálculo de velocidades medias en el sitio, para diferentes longitudes tentativas del puente y evaluación de gastos.
2. Estimación de la profundidad de socavación en las pilas y estribos de las estructuras propuestas.

Usualmente, el área hidráulica de un puente se determina para una avenida de proyecto cuya magnitud y frecuencia se relaciona con el tipo e importancia de la carretera de la que forma parte el puente. En la elección de dicha área deberán considerarse los remansos aguas arriba, el paso de hielos y de materiales flotantes, así como la posible socavación en la cimentación del puente. Cuando es factible que ocurran avenidas que excedan a la de proyecto, o cuando las máximas avenidas puedan causar grandes daños a las propiedades vecinas, o bien originar la pérdida de una estructura costosa, se justifica considerar un área hidráulica mayor que la necesaria. En este caso, deberán tomarse en cuenta las deposiciones de las autoridades locales, estatales y federales sobre la materia.

Cuando sea necesario reducir al mínimo los efectos desfavorables de gastos adversos, deberán construirse estructuras de desfogue, espolones, desviadores de materiales flotantes y obras de encauzamiento. Cuando exista la probabilidad de que ocurran socavaciones, las pilas y estribos del puente deberán protegerse contra los daños consiguientes mediante un proyecto adecuando. Asimismo, los taludes de los terraplenes adyacentes a la estructura sujetos a erosión, deben protegerse convenientemente por medio de zampeados, revestimientos flexibles, diques reguladores, espolones y otras obras adecuadas. También deberá evitarse la existencia de maleza y de árboles en los taludes de los terraplenes de acceso inmediatos a la estructura para evitar grandes velocidades y posibles socavaciones. No deben permitirse bancos de préstamos en sitios donde éstos puedan incrementar las velocidades y originar socavaciones en el puente.

II.- DETERMINACIÓN DEL C.B.R.: Material, Equipo y Procedimiento.


MATERIAL Y EQUIPO NECESARIO.

- Molde de 6 pulgadas de diámetro con su collar
- Balanza (precisión 0,01 gr.)
- Bandeja mezcladora
- Pisón de compactación
- Regla metálica para enrasar
- Probetas graduadas
- Guantes de goma
- Espátula y badilejo
- Taras
- Papeles filtro
- Muestra que pasa tamiz Nº 4
- Espaciador
- Extensómetro
- Trípode
- Tanque de agua
- Contrapesos
- Gata con manómetro
- Deformímetro
- Accesorios
- Servilletas

PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO.

Se procede de manera similar al anterior ensayo, vale decir, al ensayo de compactación, con la única diferencia que se la realiza con el porcentaje de humedad óptimo. Debiéndose preparar tres moldes, cada uno con diferentes numeros de golpes, uno con 56, otro con 25 y el último con 12 golpes.

Pesar cada uno de los moldes más la muestra enrazada, colocándose nuevamente en sus soportes con la aplicación de contrapesos y sumergirlos en el tanque con agua en su totalidad.

Se dejan los moldes en remojo por espacio de 96 horas, tomando lecturas de expansión cada 24 horas, con el trípode y extensómetro.
Al Realizar las lecturas si de un día a otro no varían inmediatamente realizar el rompimiento de las probetas.

Al realizar el rompimiento de la probetas, se sacan los moldes del agua, dejándolos por unos 15 minutos al escurrimiento de agua de los mismos.

Posteriormente registramos pesos en esa condición; en forma posterior deberán romperse o aplicarse carga axiales a las probetas, en el marco con la gata hidráulica; debiéndose registrar alternadamente las lecturas de deformación y carga de rotura.

REGISTRO Y OBTENCIÓN DE DATOS.

Contenido de humedad optima = 15.8 %